基于高精度预估方法的直升机雷达隐身技术研究

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1、中图分类号：V218论文编号：102870118-S159学科分类号：082501硕士学位论文基于高精度预估方法的直升机雷达隐身技术研究研究生姓名陈炀学科、专业飞行器设计研究方向直升机总体设计指导教师招启军教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchesonHelicopterRadarStealthTechnologyBasedonHigh-a

2、ccuracyPredictionMethodsAThesisinFlightVehicleDesignbyChenYangAdvisedbyProf.ZhaoQijunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机

3、构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：____南京航空航天大学硕士学位论文摘要全面隐身设计是未来武装直升机设计的发展趋势之一，而雷达隐身性能已成为直升机隐身设计中一项重要的考核指标。本文针对直升机复杂的外形结构和电磁环境特征，构建了基于计算电磁学方法（CEM）的直升机雷达散射截面（RCS）预估方法，并应用建立的高精度预估方法开展了直升机旋翼、机身和全机雷达目标特性的分析。在此

4、基础上，应用雷达吸波材料（RAM）对旋翼、机身和全机的RCS特性减缩方案进行研究，具体研究内容如下：第一章，简要概括了国内外隐身飞行器的发展状况，阐述了直升机雷达目标特性的试验技术、理论方法和隐身技术的国内外研究现状，指出了构建隐身设计平台来考虑直升机雷达隐身性能的重要意义，并介绍了本文拟采用的研究方法和研究内容。第二章，建立直升机几何模型和划分电磁计算网格。依据直升机复杂的外形几何结构参数，建立旋翼、机身和全机的几何模型；考虑到CEM方法的计算精度和计算代价的特点，建立了一套适用于直升机电磁特性计算的非均匀网格生成方法。第三章，以麦克斯韦方程组（M

5、axwell’sEquations）为控制方程，结合五阶WENO插值格式与Steger-Warming通量分裂法建立的时域有限体积（FVTD）方法；此外在常规时域有限差分（FDTD）方法上发展了一套基于等效介质参数的非均匀网格生成技术。通过金属球和涂覆涂层导体球的算例分析，验证了本文建立的RCS特性预估方法的高精度特性。第四章，为了精确地反映旋翼电磁散射场的细节特征，采用高精度的计算电磁学方法开展转动桨叶、桨毂及其整流罩对雷达散射特性的影响研究；此外针对结构吸波材料（RAM）和涂覆吸波材料的旋翼与金属旋翼进行了对比分析，探索了RAM应用于直升机旋翼的

6、影响规律。第五章，基于孤立机身姿态角响应特征，分析雷达波不同角度入射下装配各部件后机身RCS的分布变化和强散射部位的扩展趋势，揭示了不同部件对机身散射特性的影响机理，进一步比较全方位内涂覆RAM机身和全金属机身的RCS电磁响应特性和强散射部位分布，总结出减缩直升机机身RCS特性的隐身设计措施。第六章，在分析全机各姿态角响应特性的基础上，研究加装武器后全机RCS特性的分布变化和强散射部位的扩展趋势，进一步计算分析典型角域内全机涂覆RAM的RCS特性，探索应用于武装直升机雷达隐身设计的经验和方案。关键词：直升机，雷达散射截面，隐身设计，旋翼，计算电磁学方

7、法，雷达吸波材料，麦克斯韦方程组I基于高精度预估方法的直升机雷达隐身技术研究II南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTComprehensivestealthdesignisthefuturedevelopmenttrendofthedesignofarmedhelicopters,andradarstealthperformancehasbecomeanimportantindicatorinhelicopterstealthdesign.Consideringthecomplicatedconfigurationandelectromagn

8、eticscatteringcharacteristics,anumericalmethodbasedonc