雷达隐身技术与隐身战斗机

雷达是探测战场目标的主传感器,因此隐身战斗机在研发时尤其需要对平台的雷达隐身性能进行关注.雷达隐身技术的核心是雷达散射截面积(RCS)的缩减技术,本文从雷达散射截面积与影响雷达散射截面积的因素出发,探讨隐身战斗机的外形雷达隐身技术、材料雷达隐身技术以及阻抗加载雷达隐身技术.     

战斗机座舱次强散射源雷达隐身技术研究

座舱是战斗机主要电磁散射源,实现座舱雷达隐身是隐身战斗机研制过程中的关键技术之一。战斗机座舱散射主要包括座舱内腔体散射(强散射源)以及座舱局部结构散射(次强散射源),其中腔体散射目前主要通过透明件镀膜及低RCS外形设计来进行控制,但要达到更高的隐身要求,必须对座舱次强散射源的雷达散射截面进行减缩控制(RCSR)设计。以隐身战斗机的棱边结构和螺栓排列结构(座舱典型次强散射源)为研究目标,分析其散射机理,并结合多层快速多极子方法(MLFMM)及微波暗室RCS试验对主要散射源的散射强度进行了评估。进一步运用外形、材料等雷达隐身技术,提出了锯齿结构设计及吸波结构材料应用等针对座舱结构次强散射源的减缩控制措施。经仿真和试验验证,所提出的减缩控制措施有效解决了座舱结构次强散射源的散射问题,进一步提高了座舱雷达隐身性能。     

典型场景下飞翼布局无人机综合隐身能力分析

为了全面、客观分析飞翼布局无人机在实战中的隐身效果,对飞翼布局无人机的单双站RCS,以及侧向、径向和跨站飞行三种飞行模式,从静态、动态RCS特性和单双站的最大探测距离等方面进行综合隐身能力分析.分析结果表明,飞翼布局无人机侧向飞行时,双站雷达探测并不一定比单站雷达优;径向飞行时,双站雷达对飞翼布局无人机的探测能力较单站雷达更优,隐身材料能显著降低被探测概率;在跨站飞行模式下,单站雷达对其尾部探测效果较好,双站雷达对双站之间的区域探测性能较好,隐身材料对雷达探测率降低效果不明显.这为改进隐身结构设计、综合隐身和优化雷达预警探测系统布局提供可靠有力的技术支撑.     

双基地制导雷达反隐身性能建模与仿真

为满足防空系统抗击隐身目标的需求,提出了一种计算双基地制导雷达RCS和导弹发射距离的方法.基于单双基地雷达的RCS特性,建立了双基地制导雷达探测距离随站间距离变化的数学模型.最后以正面抗击F-117A为例进行单双基地对比仿真,证明了双基地制导雷达反隐身的可行性.     

综合脉冲孔径雷达的主要特点及其“四抗”性能

稀布阵综合脉冲孔径雷达ＳＩＡＲ一种崭新体制的四维警戒与跟踪雷达。文中简单介绍了该雷达的基本原理及其主要技术特点，着重研究了该雷达体制的反隐身，反侦察，抗反辐射导弹和抗干扰性能，研究结果表明，ＳＩＡＲ雷达体制具有良好的“四抗”综合性能。     

改善VHF雷达角分辨率的大孔径稀布阵列技术

米波雷达具有很好的反隐身和抗反辐射导弹的潜力。但角分辨力不高,为了改善米波雷达角分辨率,我校保铮教授、张玉洪副教授等承担了电科院预研项目“用于改善 VHF雷达角分辨率的大孔径稀布阵列技术”研究,取得了突出成果,这些成果为:(1)跟踪收     

飞行器射频系统隐身表征与测试评估方法现状及发展

射频隐身、雷达隐身是飞行器降低隐身威胁区域和敌方截获概率实现隐蔽突防作战的关键.如何有效并客观地评估飞行器射频系统的雷达隐身与射频隐身效能是否满足作战任务需求尤为重要.该文回顾了国内外雷达隐身和射频隐身的表征参量和测试评估方法,总结了关键技术特点及存在的不足,给出了射频系统隐身表征与测试评估建议,为检验实战环境下飞行器...     

反隐身条件下防空导弹火力单元部署模型研究

分析隐身目标对制导雷达跟踪性能影响的基础上，给出制导雷达作战空域有效重叠系数定义；并运用这个定义，着重讨论了2主战火力单元与3主战火力单元之间的反隐身优化部署问题，得出相应的优化配置距离公式和防空导弹火力单元部署模型；从仿真算例中可以看出，给出的制导雷达作战空域有效重叠系数的定义及优化配置距离公式是合理的，部署模型是可行的。     

组网雷达自组织最小均方差数据融合算法

研究了组网雷达数据融合的方法 ,提出了一种结合最小均方差的自组织神经网络数据融合算法 ,并用计算机仿真模拟了雷达网对隐身飞行器的跟踪情况 .结果表明所提出的方法改善了航迹的连续性 ,提高了跟踪精度 ,验证了雷达组网反隐身的有效性 .     

某型雷达远程分布式测试系统设计与实现

为提高某型雷达的检测维修效率,基于扩展LXI总线标准和DataSocket技术,设计了某型雷达的远程分布式测试系统.基于扩展LXI总线标准,给出了系统的基本结构、系统硬件组成和系统软件设计.实验结果表明,该系统可有效实现远程分布式测试系统的基本功能,达到了预期效果,具有一定的实用价值.     

基于Pareto的系统分解法及其在飞行器外形优化设计中的应用

针对飞行器外形设计这一复杂的多目标问题,开展了相应的多目标优化方法研究。采用系统分解法来降低大系统的复杂度是工程设计中常用的方法,但是传统的系统分解法在处理多目标问题时通常是把多目标问题转化为单目标问题,最后得到单一优化解。利用PARETO方法的特点,提出了基于PARETO的系统分解法来解决传统系统分解法使用中的这个问题,经过优化可以得到均匀分布的PARETO解集,便于进行分析比较和选择。最后针对具体算例进行气动与隐身特性的综合优化设计,经过一轮优化后,所得到的一系列优化方案其气动和隐身性能都有较大提高,不仅达到了期望的设计要求,而且可以对该解集进行分析比较,以选择需要的优化结果。     

RCS Reduction of Airborne Dispenser

The radar cross section (RCS) of dispenser and its components is computed by graphical electromagnetic computing (GRECO) method, which bases on physical optics (PO) method. A satisfied agreement is gotten between computed and measured results outdoor. The results show that the main scattering source of the dispenser is the mirror reflecting of the body; in the most crucial nose-on region, the nose mirror reflecting plays important role; the corner reflecting is important to the fins' RCS. The corresponding measures to reduce dispenser's RCS are proposed. It is indicated that to reduce RCS, shaping should be adopts first, while aerodynamic characteristics and stealth characteristics should be considered synthetically during the design of dispenser.     

飞行器目标的双站散射特性研究

为研究飞行器目标双、多站电磁散射特性和隐身、反隐身原理,通过固定双站角、旋转目标的方法对不同双站角下目标的雷达散射截面进行了测试分析,避免了多次定标,效率较高．通过比较不同双站角下的飞行器目标的雷达散射截面,发现了其双站电磁散射的对称性、相似性和弱耦合性3大主要特性,并得出如下结论:单站隐身技术通过改变电磁散射能量的空间分布,将强散射波峰控制在重点探测方向之外实现隐身,而双站雷达主要通过截获重点探测方位(相对单站)之外的强散射波峰实现反隐身要求．因此判定目标的双站隐身特性需结合主要威胁双站角和整机所有强散射波峰进行．     

一体化雷达散射截面计算方法研究

针对传统RCS分析中，目标建模与RCS计算的分立状态，提出了一种一体化计算方法。将RCS图形算法集成到CAD造型软件中，为目标外形设计和RCS分析提供了一个完整的解决方案。计算实例说明，这种方法不但能够满足精度要求，而且可以极大地简化前处理工作，提高目标设计的总体效率。     

基于雷达探测概率的飞机隐身性能评估

针对利用不同极化方式的雷达散射截面数据难以准确衡量飞机各个角域的隐身性能问题,提出了一种基于移动平滑算法和探测概率模型相结合的评估方法.首先设置平滑窗口对HH极化和VV极化的周向RCS数据进行了平滑处理减小了RCS极化相对误差.然后基于单脉冲检测和非相参积累检测求取了平滑数据的雷达探测概率及其探测概率误差,结合两种误差条件,并按照最佳移动平滑处理使RCS极化相对误差最小而不使原始数据信息失真,最优非相参积累检测效果尽可能反映各个角域探测概率误差信息的原则,定义了以滑动窗口尺寸和非相参积累脉冲构成的最优组合解.最后采用遍历比较法求解了隐身飞机RCS数据移动平滑及其探测概率的最优处理结果,进而对飞机重点角域的隐身特性进行了量化分析和有效评估.仿真结果表明:经过平滑处理的RCS数据,在求取非相参积累探测概率后,能够有效评估飞机重点角域的可探测性能,且组合解为(10,10)时,评估效果最佳.     

雷达目标RCS数据压缩及重构硬件实现算法分析

为在硬件平台上实现雷达目标RCS数据压缩及重构,基于阈值离散傅里叶变换（TDFT）算法,采用基2FFT算法,在蝶形运算部分运用改进的ORDIC算法计算序列和旋转因子的复数乘法,从理论上分析了RCS数据压缩算法在硬件上实现的可能性,并通过Matlab软件仿真了算法硬件实现的全过程.仿真结果表明：所提算法的雷达目标RCS数据压缩及重构方法能在硬件上实现,对雷达目标RCS数据压缩及重构的硬件实现具有一定的参考价值.     

Antenna radar cross section reduction by a reconfigurable radar absorbing structure

An active reconfigurable Radar absorbing structure using a pin diode for the radar cross section (RCS) reduction of the antenna reflector is proposed, which is able to be switched between metal reflector with OFF-state diodes and absorber with ON-state diodes. The reflection coefficient of the RAS reflector is able to be switched between less than -25.0dB with OFF-state diodes and more than -0.8dB with ON-state diodes around 8.3GHz. The RAS reflector with ON-state diodes is applied to a dipole antenna reflector and gives radiation performance equivalent to that of the dipole with a metal reflector. The RAS reflector with OFF-state diodes is used as a radar absorber for RCS reduction. Meanwhile, a chessboard-like geometry RAS reflector is proposed in response to the wideband RCS reduction. The RCS reduction band covers the working band and is extended to 5～18GHz. The results show that the reconfigurable RAS reflector can contribute to the antenna RCS reduction at the working frequency, with the radiation performance of the dipole antenna preserved.     

基于人工电磁材料的新型电磁隐身机制——电磁隐身斗篷

电磁隐身是指通过缩减目标的散射截面来降低目标的可探测性。电磁隐身可大大提高武器装备的突防能力和生存率,在现代战争中具有极其重要的意义。2006年,英国物理学家Pendry等人提出了一种新型的电磁隐身机制——电磁隐身斗篷（Electromagnetic invisibility cloaks）,它突破了传统隐身技术的设计思路,使得“完全隐身”成为可能,引起了国际电磁学和光学界的广泛兴趣。首先介绍了电磁隐身斗篷的机理和研究进展,然后基于变换光学理论（Transformation optics）研究了任意形状隐身斗篷的理论设计方法,并给出了相应的数值仿真结果。     

采用间距优化的阵列天线RCS减缩方法研究

将阵列综合思想用于阵列天线雷达散射截面(RCS)的减缩,通过调整非均匀阵列的阵元间距来优化阵列天线的辐射性能与低散射特性．以差分进化(DE)算法作为优化工具,并通过矩量法(MoM)来实现候选解的辐射、散射计算．优化时采用了辐射、散射兼顾的目标函数,给出了具有低副瓣、低散射特性的天线阵列．最后,给出的对称振子阵列和领结阵列的优化实例表明,采用上述方法可使阵列获得5dB以上的RCS减缩．     

结构型吸波材料在阵列天线RCS减缩中的应用

天线雷达散射截面(RCS)减缩时需要保证天线的基本辐射性能,这使得其带内的RCS控制变得十分困难．为此,提出了利用结构型吸波材料实现阵列天线的带内RCS减缩．结构型吸波材料由矩形金属贴片和相邻贴片之间的加载电阻构成,阵列天线为1×4的微带贴片天线阵,并将吸波材料排列在阵列天线单元之间．仿真和实测结果表明,当阵列单元之间加入结构型吸波材料后,阵列天线的辐射性能基本保持不变,阵列天线的带内RCS能获得9dB以上的减缩．