本發(fā)明屬于防除冰技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低RCS(雷達(dá)散射截面積)值的結(jié)冰探測(cè)器外形設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

結(jié)冰探測(cè)器作為飛機(jī)在結(jié)冰氣象條件下飛行時(shí)，用于探測(cè)飛機(jī)表面是否存在結(jié)冰的專用探測(cè)與告警設(shè)備。老式的結(jié)冰探測(cè)裝置都是采用同樣的外形設(shè)計(jì)，伸出一個(gè)53.3mm長(zhǎng)的菱形凸臺(tái)到飛機(jī)外。這樣的外形滿足結(jié)冰探測(cè)的要求，但隨著越來(lái)越多的飛機(jī)開(kāi)始對(duì)隱身提出要求，傳統(tǒng)的結(jié)冰探測(cè)器外形就達(dá)不到飛機(jī)對(duì)于外露物的RCS值要求。

RCS值：Radar Cross Section,即雷達(dá)散射截面積，是評(píng)定和衡量一架隱身飛機(jī)的最重要的參數(shù)，他是目標(biāo)的一種折算面積，用來(lái)度量目標(biāo)在雷達(dá)波照射下所產(chǎn)生的回波強(qiáng)度大小。

飛機(jī)在完成總體隱身外形設(shè)計(jì)后，將要考慮各個(gè)部件的隱身性能測(cè)試問(wèn)題。結(jié)冰探測(cè)器由于其外露部分與飛機(jī)成90°角，且邊緣處倒圓角，使得其RCS超標(biāo)，不滿足飛機(jī)對(duì)部件的隱身要求。

為滿足飛機(jī)對(duì)結(jié)冰探測(cè)器的隱身要求，需要對(duì)結(jié)冰探測(cè)器外形進(jìn)行優(yōu)化，為此對(duì)結(jié)冰探測(cè)器進(jìn)行了大量的隱身性能測(cè)試。當(dāng)結(jié)冰探測(cè)器獨(dú)立于飛機(jī)機(jī)體之外，結(jié)冰探測(cè)器的內(nèi)埋結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生很強(qiáng)的后向散射，其邊緣處也將產(chǎn)生行波散射和邊緣繞射。其散射強(qiáng)弱將影響到飛機(jī)整機(jī)的隱身性能，須仔細(xì)地對(duì)部件進(jìn)行RCS測(cè)試評(píng)估。通過(guò)使用一套低散射載體，以消除其內(nèi)埋結(jié)構(gòu)及邊緣的散射干擾。

對(duì)隱身外形目標(biāo)的電磁仿真計(jì)算，通常采用經(jīng)典的數(shù)值方法——矩量法(MOM)，該方法精度高，但針對(duì)電大尺寸目標(biāo)的計(jì)算，該方法計(jì)算效率太低，為了解決計(jì)算精度與效率的矛盾問(wèn)題，本項(xiàng)目采用一種改進(jìn)的矩量法——基于特征基函數(shù)(CBFM)的算法。對(duì)現(xiàn)有結(jié)冰探測(cè)器與載體的組合模型進(jìn)行RCS計(jì)算分析。

表1改進(jìn)前結(jié)冰探測(cè)器與載體組合模型RCS均值統(tǒng)計(jì)表

從表1中的統(tǒng)計(jì)均值可以看出，改進(jìn)前結(jié)冰探測(cè)器的RCS偏高，尤其是1.9GHz和12GHz。

為滿足新型飛機(jī)對(duì)結(jié)冰探測(cè)器的隱身要求，設(shè)計(jì)了一種低RCS值的結(jié)冰探測(cè)器外形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種低RCS值的結(jié)冰探測(cè)器外形設(shè)計(jì)，滿足新一代飛機(jī)對(duì)隱身性能的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低RCS的結(jié)冰探測(cè)器外形，其特征在于，包括底端平臺(tái)和凸柱，

所述底端平臺(tái)采用錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上表面和下表面均為平面，且為菱形，凸柱設(shè)置于底端平臺(tái)的較小的平面上；

錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上表面由第一上側(cè)邊、第二上側(cè)邊、第三上側(cè)邊和第四上側(cè)邊圍成，第一上側(cè)邊與第二上側(cè)邊的交點(diǎn)為上左側(cè)端點(diǎn)，第三上側(cè)邊和第四上側(cè)邊的交點(diǎn)為上右側(cè)端點(diǎn)，第一上側(cè)邊與第二上側(cè)邊之間的夾角與第三上側(cè)邊和第四上側(cè)邊的交點(diǎn)之間的夾角相同均為γ，其中，30°≤γ≤45°；

錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面由第一下側(cè)邊、第二下側(cè)邊、第三下側(cè)邊和第四下側(cè)邊圍成，第一下側(cè)邊與第二下側(cè)邊的交點(diǎn)為下左側(cè)端點(diǎn)，第三下側(cè)邊和第四下側(cè)邊的交點(diǎn)為下右側(cè)端點(diǎn)，第一下側(cè)邊與第二下側(cè)邊之間的夾角與第三下側(cè)邊和第四下側(cè)邊的交點(diǎn)之間的夾角相同均為δ，δ＜γ；

上左側(cè)端點(diǎn)與下左側(cè)端點(diǎn)的連線與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面之間的夾角α，60≤α≤75°。

錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面安裝在法蘭盤(pán)上，由于上左側(cè)端點(diǎn)與下左側(cè)端點(diǎn)的連線與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面之間的夾角α，60≤α≤75°，形成兩邊尖銳的邊緣，外露部分與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面不在是垂直，外露部分高度不最終優(yōu)化后的探測(cè)器外形RCS值降低。

進(jìn)一步地，在所述第二上側(cè)邊和所述第三上側(cè)邊之間設(shè)置第一前倒圓，第一上側(cè)邊和所述第四上側(cè)邊之間設(shè)置第一后倒圓，在所述第二下側(cè)邊和所述第三下側(cè)邊設(shè)置第二前倒圓，第一下側(cè)邊和所述第四下側(cè)邊之間設(shè)置第二后倒圓；

第一前倒圓和第二前倒圓之間通過(guò)第一弧面相連，第一后倒圓和第二后倒圓之間通過(guò)第二弧面相連，

第一弧面和第二弧面與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面之間的夾角均為β，80°≤β≤90°。

進(jìn)一步地，錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的高度H，30mm≤H≤50mm。傳統(tǒng)的53.3mm，與之相比降低了一定高度，使探測(cè)器外形RCS值降低。

本發(fā)明的具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，針對(duì)飛機(jī)的探測(cè)技術(shù)日益完善，現(xiàn)在各個(gè)軍事強(qiáng)國(guó)在本土都有強(qiáng)大的雷達(dá)網(wǎng)，空中有預(yù)警機(jī)，在太空還有戰(zhàn)略預(yù)警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通過(guò)鏈路構(gòu)成一張強(qiáng)大的預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，對(duì)飛機(jī)的生存構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。所以飛機(jī)的隱身性能已經(jīng)成為了考量整體戰(zhàn)斗力的重要指標(biāo)。具有隱身性的飛機(jī)，即擁有了在戰(zhàn)場(chǎng)上賴以生存的法寶，又使得自己在進(jìn)攻中處于主動(dòng)的一方，加大了攻擊的突然性。

優(yōu)化后的結(jié)冰探測(cè)器外形設(shè)計(jì)，降低了探測(cè)器的雷達(dá)散射截面積，針對(duì)目前迅速發(fā)展的隱身無(wú)人機(jī)和有人機(jī)，優(yōu)化后結(jié)冰探測(cè)器外形具有低RCS值的優(yōu)勢(shì)，具備普通結(jié)冰探測(cè)器沒(méi)有的隱身功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明低RCS的結(jié)冰探測(cè)器外形前視示意圖。

圖2為本發(fā)明低RCS的結(jié)冰探測(cè)器外形前視示意圖。

圖3為本發(fā)明低RCS的結(jié)冰探測(cè)器外形側(cè)視示意圖。

具體實(shí)施方式

分析改進(jìn)前結(jié)冰探測(cè)器外形，邊緣倒角較大，鏡面反射較強(qiáng)；并且結(jié)冰探測(cè)器邊緣與飛機(jī)表面垂直，容易引起二次反射。

優(yōu)化后外形如圖2所示。包括底端平臺(tái)和凸柱，

所述底端平臺(tái)采用錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上表面和下表面均為平面，且為菱形，凸柱設(shè)置于底端平臺(tái)的較小的平面上；

錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的上表面由第一上側(cè)邊、第二上側(cè)邊、第三上側(cè)邊和第四上側(cè)邊圍成，第一上側(cè)邊與第二上側(cè)邊的交點(diǎn)為上左側(cè)端點(diǎn)，第三上側(cè)邊和第四上側(cè)邊的交點(diǎn)為上右側(cè)端點(diǎn)，第一上側(cè)邊與第二上側(cè)邊之間的夾角與第三上側(cè)邊和第四上側(cè)邊的交點(diǎn)之間的夾角相同均為γ，其中，30°≤γ≤45°；

錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面由第一下側(cè)邊、第二下側(cè)邊、第三下側(cè)邊和第四下側(cè)邊圍成，第一下側(cè)邊與第二下側(cè)邊的交點(diǎn)為下左側(cè)端點(diǎn)，第三下側(cè)邊和第四下側(cè)邊的交點(diǎn)為下右側(cè)端點(diǎn)，第一下側(cè)邊與第二下側(cè)邊之間的夾角與第三下側(cè)邊和第四下側(cè)邊的交點(diǎn)之間的夾角相同均為δ，δ＜γ；

上左側(cè)端點(diǎn)與下左側(cè)端點(diǎn)的連線與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面之間的夾角α，60≤α≤75°。在實(shí)施例中優(yōu)選為71°。

進(jìn)一步地，在所述第二上側(cè)邊和所述第三上側(cè)邊之間設(shè)置第一前倒圓，第一上側(cè)邊和所述第四上側(cè)邊之間設(shè)置第一后倒圓，在所述第二下側(cè)邊和所述第三下側(cè)邊設(shè)置第二前倒圓，第一下側(cè)邊和所述第四下側(cè)邊之間設(shè)置第二后倒圓；

第一前倒圓和第二前倒圓之間通過(guò)第一弧面相連，第一后倒圓和第二后倒圓之間通過(guò)第二弧面相連，

第一弧面和第二弧面與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的下表面之間的夾角均為β，80°≤β≤90°，在實(shí)施例中優(yōu)選為85°。

錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的高度H，30mm≤H≤50mm，在實(shí)施例中優(yōu)選為45mm。傳統(tǒng)的53.3mm，與之相比降低了一定高度，使探測(cè)器外形RCS值降低。

改進(jìn)后的探測(cè)器外形設(shè)計(jì)了尖銳的邊緣，并且設(shè)計(jì)了一定的傾角，用于降低二次反射。

表2改進(jìn)后結(jié)冰探測(cè)器與載體組合模型RCS均值統(tǒng)計(jì)表

采用數(shù)值計(jì)算方法(CBFM)對(duì)結(jié)冰探測(cè)器改進(jìn)前后進(jìn)行了RCS仿真計(jì)算，仿真結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后結(jié)冰探測(cè)器的RCS明顯降低。尤其在水平極化，大部分頻段RCS均值可以降低5～10dB。