一种用于RCS测试的轴对称双发低散射载体及应用方法

一种用于rcs测试的轴对称双发低散射载体及应用方法
技术领域
1.本发明属于航空发动机rcs测试领域，具体涉及一种用于rcs测试的轴对称双发低散射载体及应用方法。


背景技术：

2.飞行器雷达隐身目前是新一代战机设计的重要研究方向。喷管作为排气系统的重要部件，因其腔体结构使得电磁波入射后经过多次反射之后沿入射方向容易产生较大回波，目前是飞行器后向的主要散射源。因此对飞行器喷管进行隐身设计对于提高飞行器雷达隐身特性至关重要。
3.针对喷管隐身设计主要有数值模拟方法和实验测试方法，其中实验测试方法目前主要是通过将喷管与低散射载体连接，在微波暗室内测试来自于喷管腔体内部的散射，同时为了进一步降低载体对整体回波的贡献，可对载体外部进行涂覆吸波涂层。
4.申请号201811503774.0，申请日期2018年12月10日，名称为“一种用于装配二元喷管发动机的低散射壳体”，该方案公布了一种可装备二元喷管的低散射载体，实现了后向
±
45
°
探测角内平均rcs低于
‑
20dbsm，同时该载体可以与二元喷管一体化设计，模拟飞机后体布局，但是其不足之处是无法对双发进行后向rcs测试。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题：
6.为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于rcs测试的轴对称双发低散射载体及应用方法，通过模拟隐身战机后体布局，设计了一种可以用于测试双喷管的低散射载体。该双发载体与轴对称喷管进行一体化设计，解决了双喷管后向rcs实验测试难以及不够精确的问题。
7.本发明的技术方案是：一种用于rcs测试的轴对称双发低散射载体，包括外形为光滑曲面的载体机身，所述载体机身沿轴向分为载体前半段和载体后半段；其特征在于：所述载体外形为扁平的锥体；所述载体后半段的尾端以中轴线对称开有两个端口，用于电磁测试时双发喷管的安装；两个端口之间设置有尾椎，两个端口外侧对称设置有平尾。
8.本发明的进一步技术方案是：所述载体机身的载体前半段相对于过中轴线的竖直平面对称，且相对于过中轴线的横向平面对称；载体前半段在过中轴线的竖直平面上的投影接近等腰三角形，两腰为曲线；所述载体后半段相对于过中轴线的竖直平面对称，与载体前半段光滑连接。
9.本发明的进一步技术方案是：所述载体前半段的下壁面接近平面，能够在实验测试时保证平稳的放置在测试平台上。
10.本发明的进一步技术方案是：所述载体前半段长度与载体后半段长度比为1～3；载体后半段的高度为喷管进出口中心偏距的1～2倍，便于喷管安装；同时载体的最大高度应小于载体总长的1/5，使得载体从后向或侧向观察时呈现扁平状，有益于rcs缩减。
11.本发明的进一步技术方案是：所述平尾的末端为锥形，锥角为锐角；其靠近端口的内侧壁面为多块倾斜平面拼接而成，避免当雷达波从正后向或侧向入射时产生镜面反射。
12.本发明的进一步技术方案是：所述平尾的轴向长度与载体后半段的轴向长度比为0.7～1。
13.本发明的进一步技术方案是：所述两个端口的径向截面为圆形，并与轴对称双发喷管的圆形出口一体化设计。
14.本发明的进一步技术方案是：所述尾椎的任意径向截面均为圆形，沿轴向其径向截面积逐渐减小，并与载体机身为光滑连接，该连接处为光滑曲面，避免在雷达波从后向入射时产生镜面反射。
15.本发明的进一步技术方案是：所述尾椎轴向长度小于等于平尾的轴向长度。
16.一种用于rcs测试的轴对称双发低散射载体的应用方法，其特征在于具体步骤如下：
17.步骤一：确定轴对称双发载体尺寸；
18.首先，测量所要测试喷管尺寸，喷管尺寸包括喷管长度、出口直径以及进出口中心偏距；然后，将所述载体机身长度确定为喷管长度3
‑
4倍之间；
19.最后，根据喷管进出口中心偏距确定载体高度，载体高度应保证喷管能够完全处于载体机身内部，且喷管距离载体上下壁面均留有安装操作空间；
20.步骤二：确定喷管安装位置；
21.根据喷管尺寸确定喷管轴向安装位置：轴对称双发喷管出口与载体机身的端口同轴；喷管有一半以上位于载体内部，且喷管出口端面的轴向位置不超过尾椎的末端。
22.步骤三：确定喷管出口与载体圆形端口连接面；
23.根据喷管出口位置，将喷管出口与载体机身的端口进行一体化设计，保证连接件在端口处与载体光滑过渡；
24.步骤四：轴对称双发载体加工；
25.根据轴对称喷管载体尺寸，加工载体模，分别将载体前、后段的上、下壁面分为多段进行加工，最后进行组装拼接；组装过程中，先将载体下壁面放在地面上，随后分别将两个轴对称喷管及连接面安装在载体下壁面之上，喷管与载体下壁面通过安装在载体内部的支架连接；最后将载体上壁面进行安装，在载体上壁面内部也安装有支架，用于与喷管部件连接，固定喷管位置；
26.步骤五：rcs测试；
27.将安装完成的轴对称双发载体吊装至测试平台上，其下壁面后半段平面段放置于测试平台上，保证载体在测试过程中的稳定性。
28.有益效果
29.本发明的有益效果在于：
30.本发明通过模拟隐身战机后体布局，设计了一种可用于rcs测试的轴对称双发低散射载体。通过引入两侧平尾以及中间尾椎来模拟飞机后体布局，并实现在雷达波从侧向入射时对喷管腔体内部的遮挡，降低了雷达回波。此外，本发明可以通过对双喷管后向雷达散射特性的测试来研究单发与双发后向rcs之间的关系。
31.载体高度小于载体长度的1/5，使得载体从正后向或侧向观察时呈扁平状，有益于
rcs缩减。此外，平尾在靠近喷管侧壁面由多块倾斜平面拼接而成，且尾椎与载体光滑连接，避免电磁波从正后向或侧向入射时产生镜面反射，从而降低雷达回波。
32.为验证本发明的有效性，将载体两圆形端口用圆锥面密封，对轴对称双发载体后向rcs进行数值模拟，结果如图1所示。有图可知，该载体在
±
45
°
范围内绝大多收探测角下，rcs均在
‑
15dbsm，因此该双发载体本身具有较小的后向雷达散射截面，可以用来当作发动机后向rcs测试载体。
附图说明
33.图1为本发明提出的双发载体整体示意图。
34.图2为本发明提出的双发载体前视图。
35.图3为本发明提出的双发载体后视图。
36.图4为本发明提出的双发载体俯视图。
37.图5为本发明提出的双发载体侧视图。
38.图6为本发明提出的双发载体安装轴对称喷管之后剖面图。
39.图7为垂直极化水平探测平面内轴对称双发载体rcs曲线分布.
40.附图标记说明：1.载体机身，11.载体机身前半段，12.载体机身后半段，2.平尾，3.圆形端口，4.尾椎，5.轴对称喷管，51.喷管出口，52.喷管出口与载体端口连接段。
具体实施方式
41.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.参照图1
‑
6所示，本发明一种用于rcs测试的轴对称双发低散射载体，包括外形为光滑曲面载体机身1，所述载体机身1包括载体前半段11和载体后半段12；所述载体外形为扁平的锥体，其载体前半段11相对于过中轴线的竖直平面对称，且相对于过中轴线的横向平面对称；载体前半段11在过中轴线的竖直平面上的投影接近等腰三角形，两腰为曲线；载体后半段12相对于过中轴线的竖直平面对称，与载体前半段11光滑连接。且载体前半段11的下壁面接近平面，能够在实验测试时保证平稳的放置在测试平台上。
44.载体后半段12的尾端以中轴线对称开有两个圆形端口3，并与轴对称喷管的圆形出口一体化设计，用于电磁测试时双发喷管的安装；两个圆形端口3之间设置有尾椎4，尾椎4的任意径向截面均为圆形，沿轴向其径向截面积逐渐减小，并与载体机身1为光滑连接，该连接处为光滑曲面，避免在雷达波从后向入射时产生镜面反射。同时，所述尾椎轴向长度小于等于平尾的轴向长度。
45.两个圆形端口3外侧对称设置有平尾，平尾2的末端为锥形，锥角为锐角；其靠近喷管内侧壁面为多块倾斜平面拼接而成，避免当雷达波从正后向或侧向入射时产生镜面反
射。此外，在水平探测平面内，当雷达波从载体侧向入射时，平尾可以对腔体内部进行的一定遮挡，减小了雷达波直接照射到腔体内部的面积，避免了较强雷达回波的生成。
46.所述平尾4的轴向长度与载体后半段的轴向长度比为0.7～1。
47.一种可用于rcs测试的轴对称双发低散射载体设计及应用方法包括以下步骤：
48.步骤一：确定轴对称双发载体尺寸
49.测量所要测试喷管尺寸，主要包括喷管长度，出口直径以及进出口中心偏距，一般选取载体长度约为喷管长度3
‑
4倍之间。本实施例中，轴对称喷管长度为2.5m，出口直径0.8m，中心偏距为0。所以设计双发载体总长度为7.7m，其中前半段长度为5.2m，后半段长度为2.5m，尾椎两侧平尾长度为2.4m，中间尾椎长度为1.8m，圆形端口直径为1.2m，载体整体宽度为4.97m。最后根据喷管进出口中心偏距确定载体高度，载体高度应保证喷管能够完全处于载体内部，并且喷管距离载体上下壁面留有一定安装操作空间，本实施例中喷管直径为1m，所设计载体高度为1.44m。
50.步骤二：确定喷管安装位置
51.根据喷管尺寸确定喷管轴向安装位置。轴对称喷管出口与圆形端口同轴，并确保喷管有一半以上处于载体内部。本实施例中圆形端口与喷管出口轴向距离为0.75m，即图7中部件52的轴向长度。注意为确保尾椎起到遮挡作用，喷管安装位置在轴向位置不应超过尾椎。
52.步骤三：确定喷管出口与载体圆形端口连接面
53.根据喷管出口位置，将喷管出口与载体圆形端口进行一体化设计，保证连接件在端口处与载体光滑过度，如图7中部件52所示。
54.步骤四：轴对称双发载体加工
55.根据轴对称喷管载体尺寸，加工载体模型。为方便喷管安装，分别将载体前后段上下壁面分为多段进行加工，最后进行组装拼接。组装过程中，先将载体下壁面放在地面上，随后分别将两个轴对称喷管及连接面安装在载体下壁面之上，喷管与载体下壁面通过安装在载体内部的支架连接。最后将载体上壁面进行安装，在载体上壁面内部也安装有支架，用于与喷管部件连接，固定喷管位置，如图6所示，图中省略了载体内部与喷管之间的支架连接。
56.步骤五：rcs测试
57.最后，将载体吊装至测试平台上，将下壁面后半段平面段放置于测试平台上，保证载体在测试过程中的稳定性。至此，一套可用于rcs测试的轴对称双发低散射载体及其实验测试全部设计完成。
58.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。