[發明專利]一種散射測試支吊系統可測范圍擴展方法及系統

有效

• 申請號: 201711474014.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108248892B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 何國瑜;李志平;武建華;王正鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;盧紀

本發明公開了一種散射測試支吊系統可測范圍擴展方法及系統，對現有兩支一吊系統采用的大圓掃描方式提出一種優化工作模式，用以擴展散射測試兩支一吊系統的可測范圍。由于兩支一吊系統的大圓掃描方式通過非線性矩陣變換得到雷達散射截面的測量結果，這種測量方式不具備數據的完備性。本發明提出的優化工作模式中，首先通過改變吊繩的長度，在不同的俯仰角α下進行測量，然后通過改變兩根支桿的高度差，在不同的橫滾角β下進行測量，綜合使用兩種測量結果。計算表明，相比于一般的工作模式，可測范圍可以從64％提升到90％。在支架系統機械設計方面，僅需增加支桿橫向間距的微調自由度，這種改變所增加的成本有限，支桿的受力基本沒有改變，系統可靠性和安全性不會受到影響。

技術領域

本發明屬于低可觀測技術領域，具體涉及真實作戰隱身飛機RCS測量中一種目標支吊系統可測范圍擴展的方法和技術。

背景技術

除傳統泡沫支架和低反射金屬支架外，近期出現了一種兩支一吊支架系統，它們的性能見表1。在縮比模型RCS測量中，主要應用泡沫支架和金屬支架。在1:1全尺寸飛機測量中，泡沫支架已經不便于使用，改用金屬支架和兩支一吊系統。金屬支架的轉臺在支架的頂端(稱轉頂)，測量時在被測目標上開一個洞，轉頂嵌入該洞(消除轉頂的反射)。

表1三種支架系統的比較

附圖1為兩支一吊系統示意圖，兩支一吊系統中，一維轉臺臺面與地面平行，轉臺旋轉軸z與地面垂直。兩根支桿固定在轉臺上，與轉臺臺面垂直。兩根支桿在點b和點c與飛機實現機械連接。固定在屋頂的吊繩與飛機背部的a點連接，吊繩與轉臺軸線重合。通過a、b、c三點將飛機固定在空中。通過調整支桿I和支桿II的高度以及吊繩的長度可以改變飛機的俯仰角α和橫滾角β。轉臺轉動帶動飛機實現轉臺方位角變化進行目標的RCS測量。

在兩支一吊測量系統中，建立飛機坐標系x’y’z’和轉臺坐標系xyz，如附圖2所示。在飛機坐標系x’y’z’中，飛機對準x’軸，且與機身軸線重合，飛機的水平面與x’y’平面重合，z’軸與飛機背部垂直。θ為z’軸與電磁波射線的夾角，稱天頂角；為電磁波射線在x’y’平面投影與x’軸的夾角，稱方位角，天頂角θ和方位角稱為飛機的特征姿態角。在轉臺坐標系xyz中，xy平面與一維轉臺臺面平行(與地面平行)，z軸與轉臺臺面(地面)垂直。電磁波與旋轉軸z垂直。

在RCS測量中，平面波的方向是確定的，飛機通過支架系統改變它在空間的姿態，從而得到雷達散射截面σ(θ,φ)。天頂角θ和方位角表示電磁波射線和飛機的兩個特征夾角。當θ∈(0，π)和時，特征姿態θ，將涵蓋整個空間區域。兩支一吊系統的參數為α，β，通過坐標變換可以計算出對應的姿態角θ，然后獲得要求的σ(θ,φ)。

金屬支架轉頂旋轉軸為坐標系的z’軸，電磁波與旋轉軸呈傾斜狀態，天頂角θ為電磁波射線與z’軸的夾角。轉頂旋轉角為飛機的方位角機頭方向對準電磁波時方位角當電磁波射線與旋轉軸傾斜時，姿態角的變化方式稱為圓錐掃描。圓錐掃描時給定天頂角θ為常數，轉頂旋轉方位角變化，進行特征姿態角的均勻采樣，可直接得到要求的如圖9所示。顯然，圓錐掃描可以保證數據的完整性。

兩支一吊支撐系統無需在飛機上開洞，對被測飛機沒有破壞，因此受到重視。轉臺坐標系中xy平面與一維轉臺臺面平行(與地面平行)，z軸與轉臺臺面(地面)垂直。電磁波與旋轉軸z垂直，給定飛機的俯仰角α和橫滾角β后，轉臺方位角變化帶動飛機旋轉完成RCS測量，這種姿態角變化方式稱為大圓掃描。兩支一吊支撐系統的缺點之一是，測量參數α，β，不是要求的特征姿態角θ，因此不能直接得到要求的σ(θ,φ)。