飛行器翼面隱身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化研究.pdf

1、隱身性能是軍用飛行器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。提高飛行器隱身性能的一個(gè)有效措施是是采用隱身結(jié)構(gòu)。飛行器隱身結(jié)構(gòu)是一種既能滿足外形和結(jié)構(gòu)要求，又能有效減少電磁波反射的多功能一體化結(jié)構(gòu)，它由高透波率蒙皮、內(nèi)部吸波材料和承力結(jié)構(gòu)組成。本文通過研究飛行器翼面隱身結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化問題，探索如何設(shè)計(jì)高效的翼面隱身結(jié)構(gòu)。研究內(nèi)容及主要結(jié)論包括：
　　 1）基于電磁散射的機(jī)理和機(jī)翼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了幾種低成本的、主要面向無人機(jī)的翼面隱身結(jié)構(gòu)方案

2、，并設(shè)計(jì)和制作了4種翼面隱身結(jié)構(gòu)方案的物理模型。在微波暗室中對(duì)4種翼面隱身結(jié)構(gòu)模型的雷達(dá)散射截面（RCS）進(jìn)行試驗(yàn)，通過與全金屬機(jī)翼模型RCS的對(duì)比，驗(yàn)證了翼面隱身結(jié)構(gòu)是縮減機(jī)翼的雷達(dá)散射截面（RCS）的有效措施。
　　 2）為了進(jìn)一步研究翼面隱身結(jié)構(gòu)的電磁散射特性，必須建立翼面隱身結(jié)構(gòu)電磁散射特性數(shù)值分析模型。在分析和比較各種RCS計(jì)算方法基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用時(shí)域有限差分法（FDTD）建立翼面隱身結(jié)構(gòu)電磁散射特性數(shù)值分析模型。研

3、究表明：時(shí)域有限差分法是一種適合于隱身結(jié)構(gòu)電磁散射特性的數(shù)值仿真方法，所建立的分析模型為定量地研究翼面隱身結(jié)構(gòu)電磁散射特性提供了一個(gè)有效方法，為翼面隱身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)備了基礎(chǔ)。
　　 3）將翼面隱身結(jié)構(gòu)應(yīng)用于常規(guī)布局的飛航導(dǎo)彈和飛翼布局的無人作戰(zhàn)飛機(jī)，驗(yàn)證翼面隱身結(jié)構(gòu)在飛行器應(yīng)用的效果。用FDTD法建立了飛航導(dǎo)彈和無人作戰(zhàn)飛機(jī)的電磁散射數(shù)值模型，并在典型方位上進(jìn)行數(shù)值仿真。研究結(jié)果表明翼面隱身結(jié)構(gòu)能有效降低飛行器的RCS。

4、>　　 4）為進(jìn)一步挖掘翼面隱身結(jié)構(gòu)縮減RCS的潛力，對(duì)翼面隱身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。應(yīng)用基于代理模型的優(yōu)化策略，在空間（方位角）和頻域上對(duì)翼面隱身結(jié)構(gòu)的電磁散射特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]到翼面隱身結(jié)構(gòu)在制造過程中存在偏差，有些設(shè)計(jì)參數(shù)具有一定的隨機(jī)性，因此又采用了穩(wěn)健優(yōu)化方法對(duì)翼面隱身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化結(jié)果表明，采用穩(wěn)健優(yōu)化后，不僅可提高翼面隱身結(jié)構(gòu)縮減RCS的能力，同時(shí)又使得翼面隱身結(jié)構(gòu)的RCS縮減性能對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性不敏感