一种翼面前缘吸波结构RCS测试的低散射载体及测试方法与流程

一种翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体及测试方法
技术领域
1.本发明属于电磁散射测量领域，具体地说，涉及一种翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体及测试方法。


背景技术：

2.飞行器机翼和尾翼等翼面前缘的镜面散射是飞行器前向的重要散射源之一，对其进行处理的方式之一是将机翼和尾翼的前缘后掠角设计为大于45
°
，以将前缘镜面散射回波偏移到前向
±
45
°
扇区之外，但是该措施会带来不利影响，如对机翼而言，过大的后掠角会降低机翼的升力线斜率和最大升力系数，甚至会出现“上仰”现象，使飞机失去控制，因此一般战斗机机翼的前缘后掠角在35
°
~45
°
之间，如f-22机前缘后掠角为42
°
、f-35机前缘后掠角为33
°
。机翼前缘后掠角小于45
°
时，飞行器rcs随方位角变化的曲线上在前向
±
45
°
范围内会存在左右机翼前缘镜面散射波峰，当前对其主要的处理手段是在前缘采取吸波结构，对雷达入射波进行吸收，降低其后向反射回波的强度。
3.在前缘吸波结构的研制过程中，需进行大量的设计性测试，进行参数的优选和仿真计算结果的验证。若将机翼前缘吸波结构安装于飞行器全尺寸模型或机翼部件上直接用于rcs测试，会由于全尺寸模型或机翼部件尺寸大于一般暗室静区尺寸而无法实施；另一方面，若只单独测试翼面前缘吸波结构，其一旦与机翼隔离开，将使其边缘与内部结构完全暴露在外，引入新的散射源从而影响测试的准确性。利用翼面前缘吸波结构低散射载体是有效的解决方法，一方面，低散射载体的尺寸远小于飞行器全尺寸模型或机翼部件，处于暗室静区范围之内；另一方面，低散射载体能消除吸波结构的边缘散射和内部结构造成的杂乱无章的散射；低散射载体的散射水平低于被测目标1~2个量级，将吸波结构安装于低散射载体之上，可体现出吸波结构对翼面前缘峰值的减缩效果。
4.中国专利公开号cn 106428625 a，公开日2017年2月22日，发明的名称为一种用于rcs测试的低散射载体，该申请案公开的载体呈水滴形，上表面为平面，下表面为曲面，在上表面的中部设置法兰接口，用于安装进行rcs测试的部件。该载体的优点是在rcs测试时能消除部件的边缘散射，遮挡部件内腔结构。但由于形状的限制，难以用于细长的翼面前缘吸波结构进行rcs测试时的低散射载体。
5.中国专利公开号cn 109212504 a，公开日2019年1月15日，实用新型的名称为兼顾前向和侧向设计的低散射载体，该申请案公开了一种同时兼顾前向和侧向两个角域的低散射载体，该申请案公开的载体呈钻石形，其优点是具有良好的表面电流导向作用，有效地降低行波散射的贡献，在前向和侧向均具有较低的散射水平。同样，其不足之处由于其扁平形状的限制，难以用作细长的翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体。
6.中国专利公开号cn 111504952 b，公开日2020年8月7日，发明的名称为一种兼顾水平和垂直极化的低散射载体及其测试方法，该申请案公开了一种兼顾水平和垂直极化的低散射载体及其测试方法，该申请案公开的载体呈后端下翘的钻石形，其优点是利用一套载体可完成两个极化的测试，其不足之处是该测试载体主要是针对天线及外露物的隐身测
试而设计，呈扁平钻石形，难以用作细长的翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体。
7.中国专利公开号cn 112834997 a，公开日2021年5月25日，发明的名称为一种具有矩形开口特征的低散射载体外形设计方法，该申请案公开了一种具有矩形开口特征的低散射载体外形设计方法，其优点是采用简单形面构造低散射载体外形，易于加工制造，缩短制造成本和周期，其不足之处是载体的形状限制了其只适合配装矩形喷管的航空发动机的rcs测试，难以用作细长的翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体。
8.故而现在急需一种可用于翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体。


技术实现要素：

9.本发明针对现有技术的上述需求，提出了一种翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体及测试方法，首先是提供了一种低散射载体，由于其特殊的结构，可以用于翼面前缘吸波结构的rcs测试，并且基于该低散射载体提出的测试方法，可直接运用于该低散射载体上，解决了现有的低散射载体难以运用于翼面前缘吸波结构rcs测试的问题。
10.本发明具体实现内容如下：本发明提出了一种翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体，用于翼面前缘吸波结构的rcs测试；所述低散射载体包括前缘盖板、载体主体；所述载体主体为横向设置的扁平长条形结构，且载体主体的长条形结构为外形结构的中间厚、前后两侧逐渐扁平化的金属中空结构；所述载体主体的厚度方向上的剖面呈前钝后尖的水滴形状；所述载体主体的长条形结构的前缘为与所述翼面前缘吸波结构贴合的直线型结构，且前缘盖板和载体主体连接处的曲面相切连续；载体主体的长条形结构的后缘为与前缘不平行的直线型结构，且前缘与后缘两者的法线的夹角大于或等于10
°
；所述前缘盖板为与载体主体的前缘一侧贴合的盖板结构，且可拆卸地设置在载体主体的前缘一侧上。
11.为了更好地实现本发明，进一步地，所述低散射载体还包括载体端面；所述载体端面为上下曲面收缩为一条曲线，呈扁平状的盖板结构；所述载体端面设置一大一小两个，分别可拆卸地对应设置在载体主体的扁平长条形结构的一大一小两个端头，形成可将前缘盖板固定在载体主体上的结构。
12.为了更好地实现本发明，进一步地，所述载体主体的较窄的一端的宽度大于或等于在rcs测试时测试最低频率所对应的信号波长的3.2倍。
13.为了更好地实现本发明，进一步地，所述低散射载体的长度小于进行rcs测试时测试场地的静区尺寸。
14.为了更好地实现本发明，进一步地，所述低散射载体的表面粗糙度ra≤1.6。
15.本发明还提出了一种基于低散射载体的翼面前缘吸波结构rcs测试方法，基于上述的翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体；所述方法包括以下步骤：步骤s1：进行暗室背景测试；步骤s2：根据rcs测试的信号波段选定喇叭天线并安装喇叭天线；步骤s3：设置极化方式；步骤s4：将前缘盖板安装在载体主体上，并用铝箔将前缘盖板和载体主体的对缝
进行掩盖；步骤s5：将所述低散射载体放置在rcs测试的转台上，且低散射载体的长度方向平行入射电磁波的0
°
方向；步骤s6：进行全金属材质的低散射载体的rcs测试，并记录测试数据值步骤s7：取下低散射载体的前缘盖板，将翼面前缘吸波结构安装在载体主体上，并用铝箔将翼面前缘吸波结构和载体主体的对缝进行掩盖；步骤s8：将安装翼面前缘吸波结构后的低散射载体放置在转台上，且长度方向平行入射电磁波的0
°
方向；步骤s9：进行安装翼面前缘吸波结构后的低散射载体的rcs测试，并记录测试数据值；步骤s10：对比步骤s6和步骤s9的测试数据值结果，获得翼面前缘吸波结构对低散射载体的金属的前缘峰值的减缩量；步骤s11：重复步骤s3-步骤s10，完成一个频率下所有极化方式的rcs测试；步骤s12：重复步骤s2-步骤s11，完成所有频率下的rcs测试。
16.本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：与现有技术相比，本发明由于载体特殊的结构，可用于翼面前缘吸波结构的rcs测试，消除吸波结构的边缘散射和内部结构造成的杂乱无章的散射，载体本身由于采取了外形隐身设计措施，处于较低的散射水平。本发明提供的测试方法可直接用于该载体加装翼面前缘吸波结构后的rcs测试，获得前缘吸波结构对镜面散射峰值的减缩效果。
附图说明
17.图1是本发明测试方法的流程图；图2是前缘盖板未安装在载体主体上时本发明的等轴测图；图3是前缘盖板安装在载体主体上时本发明的等轴测图；图4是前缘盖板安装在载体主体上时本发明的俯视图；图5是前缘盖板安装在载体主体上时本发明厚度方向上的任意位置截面的剖视图；图6是本发明的具体实施例前缘盖板安装在载体主体上时，在c波段水平极化（hh）和垂直极化（vv）下rcs随方位角变化曲线；图7是本发明的具体实施例前缘盖板安装在载体主体上时，在x波段水平极化（hh）和垂直极化（vv）下rcs随方位角变化曲线；图8是本发明的具体实施例前缘盖板安装在载体主体上时，在ku波段水平极化（hh）和垂直极化（vv）下rcs随方位角变化曲线。
18.其中：1、前缘盖板，2、载体主体，3、载体端面，4、前缘，5、后缘，6、对缝。
具体实施方式
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.实施例1：本实施例提出了一种翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体，用于翼面前缘吸波结构的rcs测试；如图2、图3、图4、图5所示，所述低散射载体包括前缘盖板1、载体主体2；所述载体主体2为横向设置的扁平长条形结构，且载体主体2的长条形结构为外形结构的中间厚、前后两侧逐渐扁平化的金属中空结构；所述载体主体2的厚度方向上的剖面呈前钝后尖的水滴形状；所述载体主体2的长条形结构的前缘4为与所述翼面前缘吸波结构贴合的直线型结构，且前缘盖板1和载体主体2连接处的曲面相切连续；载体主体2的长条形结构的后缘5为与前缘不平行的直线型结构，且前缘4与后缘5两者的法线的夹角大于或等于10
°
；所述前缘盖板1为与载体主体2的前缘4一侧贴合的盖板结构，且可拆卸地设置在载体主体2的前缘4一侧上。
22.工作原理：如图2、图3、图5所示，载体采用金属中空结构减轻重量，表面粗糙度ra≤1.6，由前缘盖板1、载体主体2、载体端面3组成，呈扁平长条形，所述载体前缘盖板一侧为头部，与之相对的一侧为后部，前缘盖板1的外形和翼面前缘吸波结构的外形相同，其作用是安装在载体主体上，用于测试全金属材质载体的rcs，可拆卸下，原位安装翼面前缘吸波结构，载体端面3上下曲面收缩为一条曲线，成扁平状，用曲线的边缘绕射替代载体端面采取平面带来的镜面散射，降低侧向的rcs。
23.如图4所示，俯视图上载体的后缘5和前缘4不平行，两者法线的夹角取10
°
，避免了垂直极化下电磁波正对载体后缘入射时所产生的影区散射波峰和载体前缘镜面散射波峰重合，从而导致的难以区分出前缘吸波结构对镜面散射峰值减缩效果的问题。
24.实施例2：本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，如图2、图3所示，所述低散射载体还包括载体端面3；所述载体端面3为上下曲面收缩为一条曲线，呈扁平状的盖板结构；所述载体端面3设置一大一小两个，分别可拆卸地对应设置在载体主体2的扁平长条形结构的一大一小两个端头，形成可将前缘盖板1固定在载体主体2上的结构。
25.进一步地，所述载体主体2的较窄的一端的宽度大于或等于在rcs测试时测试最低频率所对应的信号波长的3.2倍。
26.进一步地，所述低散射载体的长度小于进行rcs测试时测试场地的静区尺寸。
27.工作原理：载体端面3上下曲面收缩为一条曲线，成扁平状，用曲线的边缘绕射替代载体端面采取平面带来的镜面散射，降低侧向的rcs。载体的长度小于测试场地的静区尺寸。
28.对于金属球体，当满足且时其中，d为金属球直径，为入射波波长，金属球处于光学区，因此对低散射载体，其尺寸应大于测试时最低频率所对应波长的3.2倍，使得载体在宽度方向的尺寸处于电磁散射的光学区，避免了载体尺寸过小从而导致其处于谐振区而带来的rcs随频率变化剧烈振荡，且外形隐身措施对rcs减缩效果不明显的问题。沿载体宽度方向，前缘盖板1和载体主体2连接处的曲面相切连续，避免外形变化不连续导致引入新的弱散射源的问题，载体剖面呈前钝后尖的水滴形。
29.本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
30.实施例3：本实施例在上述实施例1-2任一项的基础上，进一步对各部件的设置原理进行说明：如图2、图3所示，载体采用金属中空结构减轻重量，表面粗糙度ra≤1.6，由前缘盖板1、载体主体2、载体端面3组成，呈扁平长条形，所述载体前缘盖板一侧为头部，与之相对的一侧为后部，前缘盖板1的外形和翼面前缘吸波结构的外形相同，其作用是安装在载体主体上，用于测试全金属材质载体的rcs，可拆卸下，原位安装翼面前缘吸波结构，载体端面3上下曲面收缩为一条曲线，成扁平状，用曲线的边缘绕射替代载体端面采取平面带来的镜面散射，降低侧向的rcs。
31.如图4所示，欲测试的翼面前缘吸波载体的长度为1500mm，载体的总长度要小于暗室的静区尺寸，取长度l=1800mm；测试最低的频段为c波段，中心频率对应的波长为50mm，载体的较窄端的宽度要大于或等于测试最低频率所对应波长的3.2倍，在该实施例中取w1=160mm，使得载体在宽度方向的尺寸处于电磁散射的光学区，避免了载体尺寸过小从而导致其处于谐振区而带来的rcs随频率变化剧烈振荡，且外形隐身措施对rcs减缩效果不明显的问题；俯视图上载体的后缘5和前缘4不平行，两者法线的夹角取10
°
，避免了垂直极化下电磁波正对载体后缘入射时所产生的影区散射波峰和载体前缘镜面散射波峰重合，从而导致的难以区分出前缘吸波结构对镜面散射峰值减缩效果的问题。
32.如图5所示，沿载体宽度方向，前缘盖板1和载体主体2连接处的曲面相切连续，避免外形变化不连续导致引入新的弱散射源的问题，载体剖面呈前钝后尖的水滴形，降低后缘5的散射。
33.本实施例的其他部分与上述实施例1-2任一项相同，故不再赘述。
34.实施例4：本实施例还提出了一种基于低散射载体的翼面前缘吸波结构rcs测试方法，如图1、图2、图3、图4、图5所示，基于上述的翼面前缘吸波结构rcs测试的低散射载体；所述方法包括以下步骤：步骤s1：进行暗室背景测试；步骤s2：根据rcs测试的信号波段选定喇叭天线并安装喇叭天线；步骤s3：设置极化方式；步骤s4：将前缘盖板1安装在载体主体2上，并用铝箔将前缘盖板1和载体主体2的对缝6进行掩盖；步骤s5：将所述低散射载体放置在rcs测试的转台上，且低散射载体的长度方向平
行入射电磁波的0
°
方向；步骤s6：进行全金属材质的低散射载体的rcs测试，并记录测试数据值步骤s7：取下低散射载体的前缘盖板1，将翼面前缘吸波结构安装在载体主体2上，并用铝箔将翼面前缘吸波结构和载体主体2的对缝6进行掩盖；步骤s8：将安装翼面前缘吸波结构后的低散射载体放置在转台上，且长度方向平行入射电磁波的0
°
方向；步骤s9：进行安装翼面前缘吸波结构后的低散射载体的rcs测试，并记录测试数据值；步骤s10：对比步骤s6和步骤s9的测试数据值结果，获得翼面前缘吸波结构对低散射载体的金属的前缘峰值的减缩量；步骤s11：重复步骤s3-步骤s10，完成一个频率下所有极化方式的rcs测试；步骤s12：重复步骤s2-步骤s11，完成所有频率下的rcs测试。
35.本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
36.实施例5：本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上，如图6、图7、图8所示，为采用多层快速多极子算法仿真计算的前缘盖板1安装于载体主体2上之后，rcs随方位角变化的曲线，其中0
°
方向为电磁波正对载体前缘4入射。
37.从图6、图7、图8中可看出，除了水平极化0
°
峰值，以及垂直极化下-10
°
峰值和0
°
峰值以外，水平极化hh下大部分方位角下rcs低于-20dbsm，垂直极化vv下大部分方位角下rcs低于-30dbsm，载体通过外形隐身设计处于较低的散射水平；由于俯视图上载体的后缘5和前缘4不平行，两者法线的夹角取10
°
，垂直极化下电磁波正对载体后缘入射时所产生的影区散射波峰位于-10
°
方位角，和载体前缘镜面散射波峰区分开来，可以明显的显示出前缘吸波结构对前缘镜面散射峰值的减缩效果。
38.本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
39.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。