一种低RCS的结冰探测器外形的制作方法

本发明属于防除冰技术领域，涉及一种低RCS(雷达散射截面积)值的结冰探测器外形设计。

背景技术：

结冰探测器作为飞机在结冰气象条件下飞行时，用于探测飞机表面是否存在结冰的专用探测与告警设备。老式的结冰探测装置都是采用同样的外形设计，伸出一个53.3mm长的菱形凸台到飞机外。这样的外形满足结冰探测的要求，但随着越来越多的飞机开始对隐身提出要求，传统的结冰探测器外形就达不到飞机对于外露物的RCS值要求。

RCS值：Radar Cross Section,即雷达散射截面积，是评定和衡量一架隐身飞机的最重要的参数，他是目标的一种折算面积，用来度量目标在雷达波照射下所产生的回波强度大小。

飞机在完成总体隐身外形设计后，将要考虑各个部件的隐身性能测试问题。结冰探测器由于其外露部分与飞机成90°角，且边缘处倒圆角，使得其RCS超标，不满足飞机对部件的隐身要求。

为满足飞机对结冰探测器的隐身要求，需要对结冰探测器外形进行优化，为此对结冰探测器进行了大量的隐身性能测试。当结冰探测器独立于飞机机体之外，结冰探测器的内埋结构将产生很强的后向散射，其边缘处也将产生行波散射和边缘绕射。其散射强弱将影响到飞机整机的隐身性能，须仔细地对部件进行RCS测试评估。通过使用一套低散射载体，以消除其内埋结构及边缘的散射干扰。

对隐身外形目标的电磁仿真计算，通常采用经典的数值方法——矩量法(MOM)，该方法精度高，但针对电大尺寸目标的计算，该方法计算效率太低，为了解决计算精度与效率的矛盾问题，本项目采用一种改进的矩量法——基于特征基函数(CBFM)的算法。对现有结冰探测器与载体的组合模型进行RCS计算分析。

表1改进前结冰探测器与载体组合模型RCS均值统计表

从表1中的统计均值可以看出，改进前结冰探测器的RCS偏高，尤其是1.9GHz和12GHz。

为满足新型飞机对结冰探测器的隐身要求，设计了一种低RCS值的结冰探测器外形。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种低RCS值的结冰探测器外形设计，满足新一代飞机对隐身性能的要求。

本发明的技术方案是：一种低RCS的结冰探测器外形，其特征在于，包括底端平台和凸柱，

所述底端平台采用锥台结构，锥台结构的上表面和下表面均为平面，且为菱形，凸柱设置于底端平台的较小的平面上；

锥台结构的上表面由第一上侧边、第二上侧边、第三上侧边和第四上侧边围成，第一上侧边与第二上侧边的交点为上左侧端点，第三上侧边和第四上侧边的交点为上右侧端点，第一上侧边与第二上侧边之间的夹角与第三上侧边和第四上侧边的交点之间的夹角相同均为γ，其中，30°≤γ≤45°；

锥台结构的下表面由第一下侧边、第二下侧边、第三下侧边和第四下侧边围成，第一下侧边与第二下侧边的交点为下左侧端点，第三下侧边和第四下侧边的交点为下右侧端点，第一下侧边与第二下侧边之间的夹角与第三下侧边和第四下侧边的交点之间的夹角相同均为δ，δ＜γ；

上左侧端点与下左侧端点的连线与锥台结构的下表面之间的夹角α，60≤α≤75°。

锥台结构的下表面安装在法兰盘上，由于上左侧端点与下左侧端点的连线与锥台结构的下表面之间的夹角α，60≤α≤75°，形成两边尖锐的边缘，外露部分与锥台结构的下表面不在是垂直，外露部分高度不最终优化后的探测器外形RCS值降低。

进一步地，在所述第二上侧边和所述第三上侧边之间设置第一前倒圆，第一上侧边和所述第四上侧边之间设置第一后倒圆，在所述第二下侧边和所述第三下侧边设置第二前倒圆，第一下侧边和所述第四下侧边之间设置第二后倒圆；

第一前倒圆和第二前倒圆之间通过第一弧面相连，第一后倒圆和第二后倒圆之间通过第二弧面相连，

第一弧面和第二弧面与锥台结构的下表面之间的夹角均为β，80°≤β≤90°。

进一步地，锥台结构的高度H，30mm≤H≤50mm。传统的53.3mm，与之相比降低了一定高度，使探测器外形RCS值降低。

本发明的具有的优点和有益效果是：

随着现代科学技术的不断发展，针对飞机的探测技术日益完善，现在各个军事强国在本土都有强大的雷达网，空中有预警机，在太空还有战略预警系统，这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机的生存构成了严重的威胁。所以飞机的隐身性能已经成为了考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性的飞机，即拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动的一方，加大了攻击的突然性。

优化后的结冰探测器外形设计，降低了探测器的雷达散射截面积，针对目前迅速发展的隐身无人机和有人机，优化后结冰探测器外形具有低RCS值的优势，具备普通结冰探测器没有的隐身功能。

附图说明

图1为本发明低RCS的结冰探测器外形前视示意图。

图2为本发明低RCS的结冰探测器外形前视示意图。

图3为本发明低RCS的结冰探测器外形侧视示意图。

具体实施方式

分析改进前结冰探测器外形，边缘倒角较大，镜面反射较强；并且结冰探测器边缘与飞机表面垂直，容易引起二次反射。

优化后外形如图2所示。包括底端平台和凸柱，

所述底端平台采用锥台结构，锥台结构的上表面和下表面均为平面，且为菱形，凸柱设置于底端平台的较小的平面上；

锥台结构的上表面由第一上侧边、第二上侧边、第三上侧边和第四上侧边围成，第一上侧边与第二上侧边的交点为上左侧端点，第三上侧边和第四上侧边的交点为上右侧端点，第一上侧边与第二上侧边之间的夹角与第三上侧边和第四上侧边的交点之间的夹角相同均为γ，其中，30°≤γ≤45°；

锥台结构的下表面由第一下侧边、第二下侧边、第三下侧边和第四下侧边围成，第一下侧边与第二下侧边的交点为下左侧端点，第三下侧边和第四下侧边的交点为下右侧端点，第一下侧边与第二下侧边之间的夹角与第三下侧边和第四下侧边的交点之间的夹角相同均为δ，δ＜γ；

上左侧端点与下左侧端点的连线与锥台结构的下表面之间的夹角α，60≤α≤75°。在实施例中优选为71°。

进一步地，在所述第二上侧边和所述第三上侧边之间设置第一前倒圆，第一上侧边和所述第四上侧边之间设置第一后倒圆，在所述第二下侧边和所述第三下侧边设置第二前倒圆，第一下侧边和所述第四下侧边之间设置第二后倒圆；

第一前倒圆和第二前倒圆之间通过第一弧面相连，第一后倒圆和第二后倒圆之间通过第二弧面相连，

第一弧面和第二弧面与锥台结构的下表面之间的夹角均为β，80°≤β≤90°，在实施例中优选为85°。

锥台结构的高度H，30mm≤H≤50mm，在实施例中优选为45mm。传统的53.3mm，与之相比降低了一定高度，使探测器外形RCS值降低。

改进后的探测器外形设计了尖锐的边缘，并且设计了一定的倾角，用于降低二次反射。

表2改进后结冰探测器与载体组合模型RCS均值统计表

采用数值计算方法(CBFM)对结冰探测器改进前后进行了RCS仿真计算，仿真结果表明，经过优化后结冰探测器的RCS明显降低。尤其在水平极化，大部分频段RCS均值可以降低5～10dB。