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清华大学学报(自然科学版)  2018, Vol. 58 Issue (4): 424-431    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.019
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车身非平整表面的RCS分布特性数值模拟分析
孙洪海, 吕振华
清华大学 汽车工程系, 北京 100084
Numerical analyses of the RCS characteristics of a vehicle body with concave/convex surface features
SUN Honghai, LÜ Zhenhua
Department of Automotive Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(1998 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 特种地面车辆防雷达侦察的隐身性能研究需关注车身表面不平整特征的影响。该文对具有表面缝隙和凹槽结构的简化车身侧部结构、具有表面突出特征(透明装甲结构、密封钢带结构)的简化车身侧部结构的雷达散射截面(RCS)面积分布特性进行了仿真分析,量化描述了表面局部非平整特征对结构整体的RCS面积分布特性的不利影响。与金属平板结构相比,具有表面缝隙或凹槽结构的简化车身侧部结构的RCS面积大于10 dBsm的入射方位数分别增加到2.2倍、2.8倍;表面有透明装甲或密封钢带凸特征的两种车身侧部结构的RCS面积大于10 dBsm的入射方位数分别增加到5.4倍、1.7倍。对表面有、无圆柱铝条的金属平板结构的实验测试结果验证了局部非平整特征对结构整体的RCS面积的增强效应,也验证了RCS面积分布特性计算分析方法的准确性。金属表面的非平整结构可显著增加RCS面积大于10 dBsm的入射方位数,而对结构整体的RCS面积最大值的影响较小。在隐身车身设计时,应减小车门缝隙、内凹与外凸类非平整结构的尺度、数量,尽可能保持车身外表面平整。
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关键词 车辆非平整表面结构雷达散射截面(RCS)数值仿真几何光学方法电磁散射测试    
Abstract:The influence of minor geometrical features on vehicle surfaces on the radar stealth characteristics was analyzed in simulations. Numerical analyses of the electromagnetic scattering characteristics were conducted using a simplified vehicle side door with minor seams, grooves and convex geometrical features (bullet-proof glass and a metal bar for a door-seal). The results show that these minor uneven surface features negatively affect the body's radar cross section (RCS) characteristics. The numbers of incidence angles for the RCS area greater than 10 dBsm for the simplified vehicle side doors with minor seams and grooves are up to 2.2 and 2.8 times that of a smooth metal plate. The number of incidence angles for the RCS area greater than 10 dBsm for an armored vehicle side door with bullet-proof glass is 5.4 times greater while that with a metal bar seal is 1.7 times greater. Electromagnetic scattering experiments using a rectangular aluminum plate with a rectangular aluminum bar frame on one side show that the bar frame increases the plate's RCS area. Thus, even minor uneven surface features on a vehicle body increase the numbers of incidence angles for the RCS area greater than 10 dBsm, although they have less influences on the maximum peak RCS area. Therefore, exterior surface seams, grooves and convex features should be avoided to improve the radar stealth characteristics.
Key wordsvehicle    uneven surface feature    radar cross section (RCS)    numerical simulation    geometrical optics (GO) method    electromagnetic scattering test
收稿日期: 2017-04-07      出版日期: 2018-04-15
ZTFLH:  U462.2  
通讯作者: 吕振华,教授,E-mail:lvzh@tsinghua.edu.cn     E-mail: lvzh@tsinghua.edu.cn
作者简介: 孙洪海(1975-),男,博士研究生。
引用本文:   
孙洪海, 吕振华. 车身非平整表面的RCS分布特性数值模拟分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2018, 58(4): 424-431.
SUN Honghai, LÜ Zhenhua. Numerical analyses of the RCS characteristics of a vehicle body with concave/convex surface features. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2018, 58(4): 424-431.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.019  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2018/V58/I4/424
  图1 测试结果与计算结果的对比
  图2 GO 方法和 MLFMM 的计算结果比较
  图3 模型1和平板结构的 RCS面积分布预测
  图4 模型2及其 RCS面积分布预测
  表1 不同模型的 RCS面积分布的统计分析结果
  图5 模型3及 RCS面积分布预测
  表2 模型3与平板模型的 RCS面积分布的统计分析结果
  图6 车身侧门结构模型及包含、 不包含 钢带的侧门结构的 RCS面积分布计算结果
  图7 铝板模型及其 RCS面积分布的测试、 计算结果对比
  表3 铝板结构模型的 RCS面积测试与 计算结果的统计分析
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