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

1、隱身性能是軍用飛行器的一項重要指標(biāo)。提高飛行器隱身性能的一個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、分析和優(yōu)化問題，探索如何設(shè)計高效的翼面隱身結(jié)構(gòu)。研究內(nèi)容及主要結(jié)論包括：
　　 1）基于電磁散射的機理和機翼結(jié)構(gòu)的特點，提出了幾種低成本的、主要面向無人機的翼面隱身結(jié)構(gòu)方案

2、，并設(shè)計和制作了4種翼面隱身結(jié)構(gòu)方案的物理模型。在微波暗室中對4種翼面隱身結(jié)構(gòu)模型的雷達散射截面（RCS）進行試驗，通過與全金屬機翼模型RCS的對比，驗證了翼面隱身結(jié)構(gòu)是縮減機翼的雷達散射截面（RCS）的有效措施。
　　 2）為了進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計算方法基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用時域有限差分法（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有效方法，為翼面隱身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計準(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，驗證翼面隱身結(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)飛機的電磁散射數(shù)值模型，并在典型方位上進行數(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）為進一步挖掘翼面隱身結(jié)構(gòu)縮減RCS的潛力，對翼面隱身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進行了研究。應(yīng)用基于代理模型的優(yōu)化策略，在空間（方位角）和頻域上對翼面隱身結(jié)構(gòu)的電磁散射特性進行優(yōu)化設(shè)計?？紤]到翼面隱身結(jié)構(gòu)在制造過程中存在偏差，有些設(shè)計參數(shù)具有一定的隨機性，因此又采用了穩(wěn)健優(yōu)化方法對翼面隱身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。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，同時又使得翼面隱身結(jié)構(gòu)的RCS縮減性能對設(shè)計參數(shù)的不確定性不敏感