文 献 综 述
- 隐身技术现状与发展
雷达隐身是目前隐身飞行器采取的主要措施。目前的隐身措施大致分为两种:1.外形隐身;2.材料隐身。
外形隐身是通过有效的RCS计算方法,设计出程序来计算最小的RCS飞行器外形。能够减少RCS的外形设计包括翼身融合设计,机头采用菱形设计,采用机翼、鸭翼、平尾、垂尾切角设计等。通过这些设计使得飞行器结构遵循雷达波散射规律减少雷达散射截面积。未来的隐身飞行器将普遍使用翼身融合技术,无平尾无垂尾设计,使用推力矢量发动机偏转、差动和阻力舵代替原来的鸭翼、平尾、垂尾动作面。材料隐身是在无法采用外形隐身的部件上采用雷达吸波材料来缩减雷达散射截面积,其应用形式有:索尔慈波里屏 蔽层、蜂窝和开放式网状结构、梯度多层吸波、达伦巴奇层、电路模 拟吸波、乔曼吸波和导电高分子吸波等。目前,隐身材料正在向宽频带、薄厚度、轻重量、强吸收等高 性能方向发展,同时各国还在不断开发新机理吸波材料。现在世界军事大国正在研究开发以下几种先进的隐身材料:导电高分子隐身材料、纳米隐身材料、手征隐身材料、放射性同位素隐身材料、电路模拟隐身材料等。
- 无人机飞行控制和协同编队研究现状及发展
无人机在军事和民用应用上越来越广泛,飞行控制系统是无人机系统的核心组成部分,其性能直接影响着无人机的飞行性质和飞行品质,也关系到无人机的飞行安全。不但如此,为使无人机能够更好地发挥作用,需要采用多无人机编队飞行控制来实现协 同侦察、作战、防御及喷洒农药等任务.进行多无人机协同编队,首先要进行信息感知,并对多源信息进行融合; 其次对各种任务进行分配和决策; 进而对每架无人机进行航迹规划生成期望的轨迹; 然后利用先进的编队控制方法和队形设计 技术实现多机编队飞行任务; 在编队控制设计过程中,需要考虑多无人机之间的组网通信问题; 最后,搭建模拟多无人机协同编队飞行虚拟仿真平台和实物演示平台,验证编队控制算法的可行性和有效性.多无人机协同编队控制技术主要包括信息感知技术、数据融合技术、任务分配技术、航迹规划技术、编队控制技术、通信组网技术和虚拟/实物验证实验平台技术等.在多无人机编队执行侦察和防御等任务时,需要多无人机保持一定队形编队飞行到任务执行区域. 编队保持的控制方法主要有 leader-follower 方法、基于行为法、虚拟结构法、图论法和基于一致性方法,每种编队方法适应不同环境,各有优缺点.目前多无人机编队飞行理论方面取得了丰硕成果,但是实物飞行试验仅能实现简单通信环境下的协同编队飞行,任务分配和航迹规划实时性不高,控制方法应对突发情况鲁棒性低,多机多传感器协同感知能力不足,欠缺对实体的仿真实现,未来研究应围绕复杂环境及有限通信环境下的无人机编队实时任务分配和多异构无人机编队实时协同航迹规划展开,多无人机编队飞行的控制方法大部分实现了 2 维编队,对于 3 维立体编队的编队控制策略研究很少. 如何综合利用各种编队控制方法的优点, 实现多无人机在复杂环境和突发情况下的编队形成、保持与重构,是未来研究者所要追寻的目标.
- 天线的散射机理和雷达截面减缩
为提高现代军用飞行器的生存能力和突防能力需要尽可能地减小目标对雷达波的有效散射面积 (简称为雷达截面,记为 R C S ) 大量实验研究结果表明飞行器上的天线在某些视角范围内是一个很强的散射源。例如飞行器头部的抛物面天线在鼻锥方向给出很大的雷达截面贡献。学者们把产生入射电磁波的发射天线 ( T ) 被动散射及再辐射电磁波的散射天线 ( S ) 和接收检测散射场的接收天线 ( R ) 视为一个线性的三端口系统,并且发现由于天线本身是一个导行波和自由波的换能器,它在接收工作时要求具良好的电性能以提供负载 (接收机) 最大的信号功率因此一付接收天线的散射就比普通散射体的散射更为复杂。除了天线上的感应电流能产生电磁散射外,由于负载匹配不理想而出现的反射功率也将在天线上产生附加的二次电流分布从而构成天线的再辐射。对于天线来说,降低雷达截面可用以下方式:低RCS外形屏蔽技术,降低天线工作频带内的RCS,加载对消技术、低RCS天线技术等来降低目标的雷达截面。不仅如此,随着雷达探测和隐 身技术的发展,武器平台上的天线 RCS 控制技术成为武器系统隐身的研究重点。天线系统由于其自身的工作原 因,必须保证正常辐射和接收,因此常规的隐身措施,如低 RCS 外形设计、频率选择表面技术、雷达吸波材料、阻抗加载技术、无源对消和有源对消技术等,不能简单地应用在天线隐身上。这就使天线系统的隐身成为 隐身技术中特别需要解决的问题。为尽量缩减 RCS 值, P,L 波段多波束天线阵需要考虑以下 2 点: a) 组阵单元选择方面,尽量采用无大面积金属结构的天线形式。对数周期天线因其具有超宽频带、方向图特性 优良等优点,故最终采用印刷对数周期天线作为布阵单元;b) 阵面安装板在 X,Ku 波段时相当于电尺寸超大的金 属板,对整个阵列散射性能造成极大影响。采用在安装板平面上粘贴吸波材料措施,来降低金属板对来波信号的反射,从而降低整个天线阵的 RCS。在未来的高科技综合电子战争中,隐身技术将扮演着越来越重要的角色。不管机载、车载,还是舰载平台设备,主要威胁是雷达探测,故而隐身技术,武器平台上的天线 RCS 控制技术必将成为未来武器系统隐身的研究重点。
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