部份涂覆吸波材料抑制目标RCS的研究

本文采用混合方法[1]对半球涂覆吸波材料的完纯导电球体目标的RCS特性进行了数值分析及计算。比较了不同曲率半径的球体目标,在不同厚度的半球涂层条件下的散射特性。定性地分析了波在涂层内的传播特征。所得结论,对涂覆材料的工程应用有一定帮助。     

部分涂敷目标的RCS仿真计算

涂敷雷达吸波材料(RAM)是目前最为常用的一种减缩雷达散射截面(RCS)的方法,可以在全角度下减小雷达目标的RCS值.采用非均匀有理B样条(NURBS)参数曲面模拟目标外形,运用物理光学法计算电大尺寸部分涂敷目标的RCS.结果显示,在目标一定的部位上而不是在所有部件上涂敷吸波材料,在一定的观察点上仍然能起到减小RCS的作用,既满足了角度范围的需要又节省了RAM的使用费用.     

聚氨酯基吸波涂层的仿真分析与实验验证

基于FEKO仿真软件,建立以金属平板为背衬、吸波涂层为面板的仿真分析模型。通过计算不同吸波涂层厚度条件下仿真分析模型的RCS值,分析涂层厚度对其吸波性能的影响,确定了满足X波段吸波要求的涂层厚度范围。根据仿真结果,进一步制备了相应厚度的聚氨酯基吸波涂层进行实验,并将其实测反射率与仿真反射率进行对比。结果表明：以导电炭黑（质量分数5%）、羰基铁粉（质量分数75%）为吸波剂的聚氨酯基吸波涂层能有效降低金属平板的RCS值,平均降幅大于5 dBsm。当聚氨酯基吸波涂层厚度为1.6 nm或1.7 mm时,其反射率低于–10 dB的频率范围涵盖整个X波段。通过EFKO仿真软件对吸波材料进行辅助设计,具有良好的精度,可为吸波材料的优化设计提供参考。     

FDTD法分析涂覆各向异性材料金属目标宽带散射特性

采用时城有限差分方法研究了涂覆各向异性材料金属目标的宽带散射特性,得到了涂覆不同厚度的正单轴和负单轴各向异性材料情况下的频率响应和双站RCS,通过对这些散射数据的分析得出了一些关于涂覆材料及涂覆厚度对目标散射特性影响的结论,这些结论有助于对各向异性隐身材料的研究,体现了时域计算对于分析目标宽频带散射特性的优点.     

柱状结构中多层各向异性吸波材料的电磁分析

通过对圆柱状结构中多层各向异性薄层吸波材料的电磁分析—柱体由金属柱芯和包围其外的多层各向同性介质材料组成,在各层之间和外表面涂覆各向异性薄层.考虑各薄层的输入阻抗,得出曲面结构内部及表面涂覆各向异性吸波材料散射场.根据级联矩阵和算法,在一定波段上进行RCS (Radar Cross Section)减缩,获令人满意的计算结果.     

涂覆吸波材料目标RCS测量校准试验研究

雷达吸波涂层易受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响而破坏飞机整体的隐身特性。为评估雷达吸波涂层状态,在紧缩场对涂覆雷达吸波材料的目标展开RCS测量和分析。雷达散射测量系统的测量精度受定标体几何参数精度、测量方法、校准方法、系统稳定性等多种因素影响。在金属球定标体几何参数、场地制造装配精度和安装定位精度等已溯源至国家基准的基础上,针对测量和校准需求,研究了替代置换法的测量校准原理,开展了测量和校准试验,结果表明:在扫频测量基础上,通过时域频域变换、背景矢量对消、时间窗等技术滤除杂波干扰而获取线性度较好的系统校准曲线,用于涂覆雷达吸波材料目标的RCS测量校准,能有效提高测量效率和精度,确保量值一致,满足隐身飞机雷达隐身状态监控和校准需求。     

涂敷介质目标的雷达散射截面

在金属目标表面涂敷吸波材料可以有效地抑制雷达散射截面,增强雷达目标的隐身性能.因此,精确的计算涂敷 介质目标的雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)尤为重要。文中提出了一种基于物理光学(Physical Optics, PO)的方法 来计算复杂涂敷介质目标的RCS。首先以涂敷两层介质的平板为例将FEKO 软件计算结果作为参照验证该算法的精确度, 然后分别以涂敷两层介质的平板和复杂的导弹为例体现该算法的效率。     

UARAC的电磁特性分析

为了解决单轴各向异性吸波涂层(UARAC)的分析和设计中所遇到的反射系数计算问题,从电磁场理论出发,导出了电磁波以任意角入射时UARAC的反射系数公式。同时,给出了计算曲线的例子,通过实例计算分析了UARAC的斜入射特性和电磁波的入射角、极化状态等对UARAC的隐身效果的影响。得到负单轴各向异性吸波涂层(MUARAC)的吸波性能优于正单轴各向异性吸波涂层(PUARAC)的吸波性能及MUARAC的吸波性能主要取决于单轴各向异性吸波材料的横向参数等结论。为UARAC的计算机辅助分析和设计提供了基础。     

一种超薄吸波材料及其在缝隙天线中的应用

该文设计了一种超薄雷达吸波超材料,从等效电路和表面电流、电场分布分析了其吸波机理,并将其应用于波导缝隙天线的带内雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)减缩。该吸波材料仅由两层金属及中间的有耗介质板组成,厚度约为l/175,最大吸波率达99.9%,且具有入射角和极化稳定吸波特性。将该吸波材料加载到波导缝隙天线上,实验结果表明:加载后的天线,回波损耗和增益几乎不变,在-21o~21o角域,天线带内RCS减缩均在3 dB以上,法线方向RCS减缩最大超过17 dB。     

DF31导弹各向异性材料涂覆RCS缩减优化设计

在目标表面合理涂覆各向异性吸波材料,能够有效缩减目标的雷达散射截面.文章以DF31导弹为例子,提出了一种适用于复杂几何外形的各向异性吸波材料涂覆目标雷达截面缩减的优化设计方法.该方法由通用几何建模方法、各向异性材料电磁散射高频计算方法、常用遗传算法三部分组成,以各向异性阻抗为优化参量.仿真结果表明,采用各向异性吸波材料涂覆能够显著降低目标的雷达散射截面.     

RCS reduction of canonical targets using genetic algorithmsynthesized RAM

Radar cross section (RCS) reduction of canonical (planar, cylindrical, and spherical) conducting targets is the focus of this paper. In particular, a novel procedure is presented for synthesizing radar absorbing materials (RAM) for RCS reduction in a wide-band frequency range. The modal solutions of Maxwell's equations for the multilayered planar, cylindrical, and spherical canonical structures is integrated into a genetic algorithm (GA) optimization technique to obtain the best optimal composite coating. It Is shown that by using an optimal RAM, the RCS of these canonical structures can be significantly reduced. Characteristics of bistatic RCS of coated cylindrical and spherical structures are also studied and compared with the conducting structures without coating. It is shown that no optimal coating can be found to reduce the RCS in the deep shadow region. An in-depth study has been performed to evaluate the potential usage of the optimal planar coating as applied to the curved surfaces. It is observed that the optimal planar coating can noticeably reduce the RCS of the spherical structure. This observation was essential in introducing a novel efficient GA with hybrid planar/curved surface implementation using as part of its initial generation the best population obtained for the planar RAM design. These results suggest that the optimal RAM for a surface with arbitrary curvature may be efficiently determined by applying the GA with hybrid planar/curved surface population initialization     

COMPLEX RAY ANALYSIS OF SCATTERING FROM RAM COATED TARGETS

With the extension of complex ray theory(CRT)from lossless media into lossy ones,the complex ray analysis in lossy media can be constructed and effectively used in the problemsof scattering analysis of objects coated with radar absorbing materials(RAM).This method hassome advantages,such as simple calculation procedure,clear physical meaning,wide applicationarea etc.As an example,the radar cross-section(RCS)of conducting flat plates coated withRAM is analyzed.The results show that the theoretical predictions agree very well with theexperimental results.     

吸波涂层目标散射特性的复射线分析

将复射线理论推广到媒质有耗的情形,可以建立起损耗媒质中的复射线方法并用来分析吸波涂层目标的散射特性。该方法具有计算简便、物理概念明确、适用范围较广等特点。本文以涂层金属平板为例所进行的目标雷达截面分析结果表明,理论计算与实验结果能够很好地吻合。     

Monostatic Reflectivity and Transmittance of Radar Absorbing Materials at 650 GHz

Transmittance and monostatic reflectivity of different radar absorbing materials at 650 GHz are presented. The reflectivity was measured in plane-wave conditions in a radar cross-section (RCS) range with vertical polarization. The lowest reflectivity level (-70 dB) was achieved with commercial absorbers TK THz RAM and Firam-500 with oblique incidence angles. Floor carpets were also studied, and the reflectivity level of those was found to be sufficiently low (from -50 to -60 dB) for use in antenna test ranges. Results agree with earlier studies and indicate the applicability of the RCS method in reflectivity measurements also at 650 GHz.     

一种电大尺寸涂覆目标RCS 的算法

从Stratton-Chu 积分方程入手,推导出一种光滑凸体金属表面涂覆雷达吸波材料（RAM）的物理光学后向RCS计算公式，同时考虑边缘绕射的贡献，介质劈与金属劈的电磁散射特性是不同的，须通过等效电磁流法(EEC)来求解介质边缘散射加以修正。通过对涂覆平板、涂覆柱锥组合体及某导弹目标RCS 的计算，再与实测值和矩量法结果对比，它们均相吻合，从而验证了算法的有效性和准确性。本算法特别适合大尺寸目标RCS 计算。     

基于EBG结构吸波材料在螺旋天线阵中的应用

研究了基于EBG结构的超薄吸波材料在螺旋天线阵RCS缩减中的应用。通过采取在EBG贴片之间加载集总电阻的方式实现吸波材料,并将螺旋天线阵金属底面用EBG吸波材料代替,以期实现了天线阵工作频带内RCS减缩的目标。实验结果表明,在EBGRAM的吸收频段内该吸波材料能有效缩减螺旋天线阵的RCS,同时保持天线单元辐射性能,仅前向增益有所下降。     

磁化等离子体覆盖导体散射问题的FE/BI方法分析

基于矢量有限元方法和边界积分方程,推导了分析三维导体表面覆盖各向异性磁化等离子体电磁散射问题的矢量有限元/边界积分(FE/BI)方法公式,并将该方法推广到外磁场沿任意方向时磁化等离子体的情形。应用该方法计算了磁化等离子覆盖导体目标的双站雷达散射截面(RCS),分析了等离子体厚度、密度、碰撞频率和外磁场方向对雷达散射截面的影响。数值计算结果表明:在导体表面覆盖各向异性磁化等离子体并且选取合适的参数,能够有效地减少雷达散射截面。     

介质吸收散射对半透明涂层表面双向反射特性的影响

对表面光滑、基底面漫射的吸收-散射性半透明涂层，通过建立入射光谱的辐射传递模型，采用蒙特卡罗法求解分析了涂层光学厚度、介质散射及基底面反射对涂层表面双向反射特性的影响．结果表明，即使在不考虑涂层表面Fresnel反射的条件下，吸收-散射性半透明涂层的反射也呈现明显的各向异性，其BRDF分布与吸收性半透明涂昙的BRDF特性有明显差别．