[發明專利]一種隨機風載荷作用下相控陣雷達動態電性能分析方法

有效

• 申請號: 201811461904.9
• 申請日: 2018-12-02
• 公開（公告）號: CN109543334B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 姜潮;于鐘博;王中華
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 長沙惟盛赟鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 43228
• 代理人: 周友福

本發明公開了一種隨機風載荷作用下相控陣雷達動態電性能分析方法，首先，建立相控陣雷達的流固耦合模型，在給定隨機過程的風速時程曲線下將離散的風速施加到相控陣雷達上，計算得到相控陣陣面上隨時間變化的風壓分布；其次，將時變的風壓分布作用在相控陣雷達的固體結構上，計算得到隨時間變化的陣面位移；最后，通過結構?電耦合模型計算得到隨時間變化的方向圖函數，同時獲取隨機載荷作用下主瓣增益、波束寬度等時變電性能。本發明為復雜的機電耦合裝備在隨機載荷作用下的電性能變化情況提供了一種有效的分析方法，所獲取的時變方向圖可用于電性能的不確定性分析，為實際工程應用提供指導和參照。

技術領域

本發明屬于機電耦合技術領域，具體涉及一種隨機風載荷作用下相控陣雷達動態電性能分析方法。

背景技術

有源相控陣雷達是一種復雜高性能電子裝備，是電、機、熱等多學科相結合的系統，在實際服役過程中，常受到不同級別風載荷的影響。分析相控陣雷達在時變風載荷作用下電性能所受的影響，能夠有效的為機電一體化設計提供更符合實際需要的指導，有助于進一步掌握復雜工況對電子裝備的影響機理。然而，由于受到實際測試條件的限制、技術和經濟條件的影響，很難通過實地測量分析風載荷對電性能的影響。通過建立相控陣雷達的多場耦合仿真模型，對實際工況進行模擬相對而言更加經濟可行。因此這種時變風載荷作用下相控陣雷達動態電性能的分析方法對實際工程應用具有重大意義。

發明內容

針對風載荷對相控陣雷達的作用難以直接測量的困難，本發明提出一種隨機風載荷作用下相控陣雷達動態電性能分析方法，從而通過相控陣雷達多場耦合模型，分析在風載荷作用下電性能受影響的情況。具體包括如下步驟

步驟1：對風速樣本進行采樣分析，建立風速與時間的時程關系曲線，統計風速的概率密度分布；

步驟2：對風速的時程關系曲線進行離散，作為分段載荷分步施加到相控陣雷達陣面上；

步驟3：建立相控陣雷達的流固耦合模型，將離散的風速時程曲線分段加載到模型上，獲取相控陣陣面上的風壓分布；

步驟:4：建立相控陣雷達的結構有限元模型，將步驟1所獲取的時變風壓分布分段加載到有限元模型上，計算得到相控陣陣面隨時間變化的位移場分布；

步驟5：將陣面上的時變空間位移場轉化為天線單元節點位置上隨時間變化的位移量；

步驟6：將時變的單元位移量代入機電耦合模型中，計算得到天線的陣因子時變方向圖；

步驟7：將天線單元方向圖代入陣因子方向圖中，獲取全陣的方向圖，并從方向圖中提取時變主瓣增益、波束寬度等電性能參數。

進一步的，在所述步驟1中，風速和風向都可以發生變化，在記性風速分布統計時，考慮某一方向的風速時程進行采樣分析。風載荷以風壓形式施加在天線陣面上，將會引起相控陣雷達桁架結構和陣面的變形，造成陣元位置的偏移，而陣元位置的偏移將會影響最終相控陣雷達的電磁性能，考慮風載荷的大小和方向是隨時間不斷變化的，因此不同大小，不同方向的風載荷將會對相控陣雷達的電磁性能造成隨時間變化的動態影響。

進一步的，在所述步驟2中，離散過程所采用的步長根據精度要求和計算要求可適當調整。風載荷可分為平均風和脈動風，平均風作為較為穩定的一部分，可根據各地年最大風速的極值分布確定，脈動風作為不確定的因素，通常采用隨機過程方式進行描述。

進一步的，在所述步驟3中，風速的時程曲線可以是平穩隨機過程，也可以帶有風起步階段非平穩隨機過程段，其本身由平均風和脈動風兩部分組成，對時程曲線在進行時間上的離散，分段獲取不同風速下的風壓分布。

進一步的，在所述步驟4中，采用上一步驟計算得到的時變風壓分段加載，進行動力學分析，綜合每一段計算得到的位移響應，獲取整個陣面的位移場分布。