飞行器气动与隐身综合设计研究

近年来,随着对飞行器生存能力和作战效能要求的不断提高,在具有优良气动特性的基础上,隐身性能越来越成为飞行器设计要求的一项重要指标。由于隐身性能与飞行器外形、材料特性密切相关,因此,在气动外形布局设计时,需把气动设计与隐身设计结合起来,通过采用外形隐身技术和材料隐身技术,实现飞行器外形的气动、隐身综合设计。本文从研究多目标优化问题的角度出发,利用外形气动与隐身一体化设计方法对先进飞行器外形进行优化设计,在外形设计的基础上,通过设计多层吸波材料及其在飞行器表面的涂敷部位,从而改善飞行器的隐身性能。 本文主要完成了以下几方面的工作: 1.在理解掌握飞行器外形气动与隐身一体化设计方法基础上,针对RCS计算模块中存在的缺点,通过采用增量长度绕射系数法,建立了理想导电体边缘的雷达散射截面(RCS)计算程序,提高了飞行器边缘RCS的计算精度,并结合物理光学法计算镜面反射场,可以较准确的预估全金属飞行器的RCS,从而改善了飞行器外形气动与隐身一体化优化设计系统。 2.根据电磁场理论,建立了介质表面RCS的计算模块。即采用等效传输线理论计算金属表面涂敷雷达吸波材料时的反射系数,并结合物理光学法和几何绕射方法分别计算介质表面和阻抗劈的雷达散射截面。 3.根据多目标优化理论,建立吸波材料涂敷位置优化设计模型,确立了材料涂敷位置优化模型的设计变量、目标函数和约束条件。并且建立了宽频双层吸波材料涂层优化模型。 4.利用材料隐身设计技术,考察了常规外形和低RCS外形表面涂层的涂敷特点。并与外形气动、隐身一体化设计相结合,实现先进飞行器的高隐身性设计。