隐身结构机翼rcs分析与优化设计

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1、万方数据第30卷第1期飞机设计V01．30No．12010年2月AIRCRAFTDESIGNFeb2010I_Im_II_———_●——_—_—●—_●—_-—●_一文章编号：1673-4599(2010)01-0005-04隐身结构机翼RCS分析与优化设计李宏信，沈海军(南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016)摘要：以前缘内部填充吸波材料的隐身结构飞机机翼为研究对象，采用矩量法对其向前的雷达散射截面(RCS)进行数值分析；根据代理模型优化策略，对上述机翼隐身结构中的吸波材料厚度与劈角的选取进行RCS特性分析与优化。研究表明，和全金属机翼相比，隐身结构机翼具有更好的隐身

2、特性；经过优化设计，可在典型方位上显著降低翼面结构RCS，提高了原隐身结构的吸波性能。关键词：隐身结构；RCS；代理模型；矩量法；优化设计中图分类号：V271文献标识码：ATheOptimizationDesignoftheWingwithLowDetectableStructureLIHong-xin，SHENHai-jun(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Thelowdetectablewingwith

3、theleadingedgefilledwitllabsorbingmaterialsisinvestigated，andtheforwardRadarCrossSection(RCS)isanalyzedwiththemethodofmoment．Byusingthesurrogatemodelbasedstrategy,thethicknessandwedge-angleofthefilledabsorbingmaterialsareoptimized．Theresultsshowthat，incomparisonwiththemetalwing，thewing诵tlllOWd

4、etectablestructurehasbeRerstealthcharacteristies，andtheRCSoftheoptimizedwingwithlowdetectablestructureisreducedobviouslyontypicallocation，i．e．，theoptimizedwinghasbeRerabsorbcapabilityofelectromagneticwaves．Keywords：lowdetectablestructure；RCS；surrogatemodel；methodofmoments；optimaldesign军用飞机的隐身性

5、能是其生存力的—个重要指标，外形隐身以及隐身材料的应用是飞机隐身的重要措施。然而，单独应用外形隐身技术和隐身材料不能同时兼顾飞机的飞行性能和周围环境对其的影响，因此采用两者结合的隐身结构便成为解决这个问题的另一种重要途径【”。隐身结构是一种结合低可探测外形飞机的复杂收稿日期：2009-07-04；修订日期：2010-01-05曲面移伏和部位。由非金属结构材料与吸波材料、透波材料及其他材料共同构成的承载复合吸波结构囝，这样就可以使减小飞行器电磁散射的手段扩展到整个机体，在满足外形和结构要求的前提下扩大了隐身材料的应用范围。现在，隐身结构已应用于飞机的复合材料机翼(尾翼)前缘、翼尖等雷

6、达强反射部位。由于这些部位万方数据6飞机设计第30卷内部通常都有～定的空间，因此通过优选这些部位内部的结构几何形状以及填充材料的电磁参数，可以使探测雷达电磁波在结构内多次传输，并得到最大限度的消耗。研究结果表明，隐身结构可以大大缩减飞机机翼的雷达散射截面(RCS)口l，具有良好的雷达隐身效果。为了充分提高隐身结构的吸波能力，本文采用矩量法及三次多项式响应面代理模型，针对一种应用于机翼前缘的典型隐身结构进行优化设计。本文工作对飞机机翼的隐身设计具有重要的参考价值。1隐身结构机翼模型与数值分析方法本文进行优化设计的是一种典型的隐身结构机翼，见图l。翼型采用NACA0015，弦长603l

7、蚴，展长280mm；机翼前缘蒙皮采用常见的石英玻璃纤维或芳纶复合材料，可近似为透波材料；蒙皮厚度取2ITlnl，介电常数∥取2．08，损耗角正切tang取O网。机翼金属盒段为主承力件，盒段前壁板处粘贴三角形铝箔劈尖，在计算时金属材料可作为理想电导体(PEc)。前缘蒙皮内部与劈尖之间填充3层吸波材料，填充层角度与劈尖角度一致，按照阻抗渐变式设计，电特性逐层变化，这样既保证了机翼的气动外形，又合理的利用了机翼前缘有限空间。图1机翼前缘隐身结构方案本文将采用矩量法(Meth