X型尾翼临近空间飞艇隐身特性仿真

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1、2015年1月北京航空航天大学学报January2015第4l卷第1期JournalofBeijittgUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．Ihttp：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．CBDOI：10．13700／j．bh．1001．5965．2014．0047X型尾翼临近空间飞艇隐身特性仿真肖厚地，刘龙斌，吕明云8(北京航空航天大学航空科学与工程学院．北京100191)摘要：为了降低临近空间飞艇的雷达散射截面(

2、RCS)特性，研究了x型尾翼变形角的不同对临近空间飞艇RCS特性的影响．采用物理光学法仿真出X型尾翼不同变形角对临近空间飞艇头向、侧向和尾向RCS特性的影响，并分别采用物理光学法和多层快速多极子法(MLFMM)计算对比球的RCS．对比说明了物理光学法是准确合适的．仿真结果表明，X型尾翼变形角的不同对飞艇头向RCS影响较小，对侧向的RCS影响较大．变形角从0。增加到20。时，侧向RCS减小到00时的13．7％．X型尾翼的变形可以显著改善临近空间飞艇侧向隐身性能，同时增大了其他方向的RCS．关键词：临近空间

3、飞艇；X型尾翼；隐身；物理光学法；多层快速多极子法中图分类号：V214．8文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)OlDl81--06临近空间飞艇，也称为平流层飞艇，是指能够在临近空间平流层长时间稳定停留并具有一定机动能力的无人飞艇，在信息获取和传输资源勘测、防灾减灾等领域具有极高的应用价值¨61．近年来，包括美国、日本、英国和俄罗斯在内的很多国家对平流层飞艇进行了深入研究。并实施了一系列研究计划，取得了很大进展∞。．例如美国的“高空飞艇”(HAA)项目、“高空哨兵”项目、“传感器与结构集

4、成”(ISIS)项目，日本的“平流层平台”(SPF)项目等．目前国内学者对临近空间飞艇的研究主要集中在蒙皮材料性能¨。引、空气动力估算¨川、飞艇平台的建模与仿真分析¨“、飞艇的操控等技术方面，但对临近空间飞艇隐身特性的研究较少．传统的低空飞艇的飞行环境相对较温和，对于材料的要求不是很高故飞艇气囊材料一般采用透波性能良好(达95％)的复合材料纤维织物，不会产生大面积的雷达波散射，囊体本身就具有良好的隐身性能Ⅲ。．但临近空间的环境条件非常苛刻，受太阳光照射的蒙皮，热量通过蒙皮与飞艇内部气体进行热交换，造成内

5、部气体的温度变化．另外临近空间昼夜24h温度变化大，约50。C的温差．临近空间的温度还受到季节变化的影响，从冬季到夏季的转变中几天之内升温可达40—500C¨。，这种大温差的结果将影响飞艇内部气体压力的升高和降低，进而影响浮力的变化．因此要对蒙皮材料进行改性，以提高蒙皮材料的隔热性能，最常用的手段是进行隔热涂层设计．目前普遍采用的技术是在飞艇表面镀一层金属以增大其对太阳光的热反射率进而起到隔热的作用．例如日本的Maekawa等人∽1开发的临近空间飞艇蒙皮材料即是在Tedlar膜表面镀金属铝，起到隔热效果

6、．这样一来临近空间飞艇电磁散射特性就相当于一个金属导体，其隐身特性的研究将变得十分迫切．收稿日期：2014-01-23；录用日期：2014-04．22；网络出版时间：2014-05—2209：34网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／lO．13700／j．bh．1001—5965．2014．0047．html基金项目：航空科学基金资助项目(2012ZA51009)作者简介：肖厚地(1991～)，男，重庆垫江人，硕士生，xhdbuaa@126．COB+通讯作者：吕明云(1969--)，

7、男。湖北公安人，教授，lv503@buaa．edu．ell，主要研究方向为飞行器总体设计．}f用格式：肖厚地，刘龙斌，吕明云．x型尾翼临近空问飞艇臆身特性仿真ⅣJ．北京航空航天大学学报，2015，41fJ)：181—186．Xi-aoHD，LiuLB，LdMY．SimulationoHstealthcharacteristicsofx-tailtlearspaceairship(JJ．如uraalor"8citingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015．

8、41fj)：181．186(inChinese)．182北京航空航天大学学报鉴于临近空间飞艇囊体外形的变化不是很大，而其尾翼常采用x型尾翼及其变形形式¨“．本文针对这一特点对X型尾翼临近空间飞艇的雷达散射特性进行仿真，并对仿真结果进行分析总结。得到针对X型尾翼变形角度对临近空间飞艇的头向、侧向和尾向的雷达散射截面(RCS)特性分析报告，希望对今后X型尾翼及其变形形式的临近空间飞艇的隐身设计提供技术参考．1X型尾翼临近空间飞艇隐身特性仿真1．