[發明專利]超高速薄涂敷隱身飛行目標的電磁散射分析方法

有效

• 申請號: 201310593931.2
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104657527B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 陳如山;丁大志;樊振宏;陶詩飛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于目標電磁散射特性的快速計算技術領域，特別是一種應用于超高速薄涂敷隱身飛行目標的電磁散射分析方法。

背景技術

超高速飛行目標由于具有很快的飛行速度（3馬赫以上）以及較高的飛行高度（20Km以上），其飛行時與空氣摩擦會產生幾千攝氏度的氣動熱，使其周圍空氣由于電離而呈離子狀態存在。當電離度達到一定程度時，電離氣體具有等離子體性質。此時在飛行目標表面附近的包覆流場通常被稱為等離子體包覆流場、再入等離子體或等離子體殼套，此時相當于飛行目標被等離子體所覆蓋（常雨.超聲速/高超聲速等離子體流場數值模擬及其電磁特性研究,國防科技大學博士論文，2009）。同時，為了考慮隱身的目的，通常會在飛行器表面涂敷隱身材料，起到減小雷達散射截面的作用而達到隱身目的。

由于空氣被電離形成的等離子體相對介電常數的不均勻性，并且飛行器表面涂敷的吸波材料非常薄，這都給使用數值方法分析飛行目標的電磁散射問題帶來一定的困難。通過研究發現，位于飛行器頂端部分的等離子體殼套具有較大的等效相對介電常數，而離子體殼套其它部分介質介電常數接近空氣，這形成了等離子體相對介電參數的不均勻特性。針對不均勻的等離子體殼套，使用體積分方程方法（Schaubert D,Wilton D and Glisson A.A tetrahedral modeling method for electromagnetic scattering by arbitrarily shaped inhomogeneous dielectric bodies.IEEE Transaction on Antennas and Propagation,1984,32(1):77–85.）進行分析；針對金屬本體及其表面的涂敷結構，金屬部分通常被作為理想導電體（PEC）來處理,并且容易被面積分方程方法（SIE）來分析求解，其中RWG基函數（Rao M,Wilton D and Glisson A.Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape.IEEE Transaction on Antennas and Propagation,1982,30(3):409–418.）由于其靈活性通常被被用來作為展開未知電流的基函數，同時利用涂敷隱身材料薄的特點，將隱身涂敷材料中的體電荷以及體電流轉換為金屬表面的感應電流的形式來求解。但是運用以上方法分析超高速薄涂敷隱身飛行目標的電磁散射問題面臨著未知量大的問題，由此帶來求解過程中需要大量的計算時間和內存。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超高速薄涂敷隱身飛行目標的電磁散射分析方法，從而實現快速得到超高速薄涂敷隱身飛行目標的電磁散射特性參數。

實現本發明目的的技術解決方案為：超高速薄涂敷隱身飛行目標的電磁散射分析方法，步驟如下：

第一步，建立高速隱身飛行目標及等離子殼套模型，主要是等離子殼套的電磁參數模型的確定，其與高速飛行目標的飛行環境有關，如飛行高度、飛行速度以及飛行目標周圍大氣壓強及溫度等。

第二步，網格處理。對于金屬及其涂敷部分采用三角形剖分，對于等離子殼套部分采用四面體剖分。

第三步，建立混合體面積分方程。根據混合結構的散射特性，目標上的總場等于的入射場與所有的散射場之和，入射電場為已知激勵，均勻平面波通常被用來作為入射電場，散射電場可以用待求的電通密度和感應電流密度來表示。

第四步，將自由空間中格林函數基于加法定理展開，結合體面積分方程的表達式，給出遠場部分的聚合因子，轉移因子和配置因子的具體表達形式。

第五步，矩陣方程求解以及電磁散射參數的計算。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：1.未知量少。由于薄涂敷內的極化電荷和電流均用金屬本體上的電流來表示，所有不需要額外的未知量描述涂敷內的電磁參數。2.求解速度快。由于采用了體面積分方程分析超高速飛行目標以及包裹在超高速飛行目標外面的非均勻等離子，所用格林函數為自由空間的格林函數，方便多層快速多級子技術的引入，加速矩陣求解。

附圖說明

圖1超高速薄涂敷隱身飛行目標電磁模型示意圖。

圖2超高速薄涂敷隱身飛行目標結構示意圖。

圖3超高速薄涂敷隱身飛行目標的雷達散射截面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。