水下多格弹性角反射体声反射特性及强度增强方法

单格角反射体只能反射一定方向的入射波,为了反射不同方向入射声波,需要构造多格角反射体并研究其声反射特性。以不同类型八格金属板角反射体为对象,基于结构有限元耦合间接边界元法,对水下多格弹性角反射体的散射声场进行数值仿真,分析不同频率、材料、厚度、入射角度等因素影响下不同类型多格角反射体声反射性能,从便于工程应用角度提出增强其声反射能力的方法。通过典型情况下的水池实验,对仿真计算与实验数据的一致性进行验证。实验结果表明:水下多格弹性角反射体目标强度随入射频率增大而增大,并趋向稳定;目标强度随入射角度改变波动幅度较大,不同类型角反射体目标强度值差异较大;目标强度随平板厚度的增加而增大,但不显著;目标强度随着边长的增加而明显增大;软介质材料构成的多格角反射体,水下声反射性能明显优于金属角反射体。因此,为增强水下多格角反射体声反射能力,增大反射体边长及选用低阻抗材料是更有效的方法。

水下空腔多格角反射体声散射特性研究

针对水下单层薄金属板多格角反射体存在频率特性强烈,难以形成较为稳定目标强度的问题,设计了一种新的空腔多格角反射体。采用结构有限元结合流体直接边界元法,对水下空腔多格角反射体声散射特性进行了仿真计算,在5.0~15.0 kHz入射频率范围内,研究分析了平板厚度、空腔厚度、入射角度等因素对其目标强度的影响机理。结果表明:与薄金属板多格角反射体相比,空腔多格角反射体频率特性较弱,去耦作用明显,散射能力强;空腔多格角反射体在一定角度范围内都能保持稳定的目标强度,具有更优的反射性能,是较为理想的水下声反射装置。

水下单层薄金属板多格角反射体声散射特性研究

为了使水下角反射器在较大空间范围内都具有一定的目标强度,应考虑采用多个角反射器组合成多格角反射体,以达到增大散射范围的目的。基于此,采用有限元结合边界元法(FEM-BEM),对水下单层薄金属板多格角反射体声散射特性进行了数值仿真计算,分析了声波入射频率为5.0kHz~15.0kHz范围内,平板材料、平板厚度、入射角度、角反射器组合类型等因素对目标强度的影响。结果表明,水下单层薄金属板多格角反射体具有较强的频率特性;平板材料、平板厚度以及角反射器组合类型的变化会对多格角反射体目标强度产生较为明显的影响。研究结果为水下多格角反射体的设计使用提供了仿真依据和数据支撑。

水下双层十字交叉组合二面角反射体

针对单个二面角反射体目标强度的角度一致性差的问题,本文设计了一种具有水平全向强声反射特性的组合二面角反射体结构。基于二面角反射体目标强度计算公式,提出了一种适用于任意入射角度条件下的数值和解析法相结合的散射声场计算方法,利用解析法计算二面角反射体上的一次反射回波,通过数值法计算反射声波照射的不规则多边形区域,采用Gordon积分法计算不规则多边形区域的二次反射回波。研究表明:双层十字交叉组合二面角反射体由上下2个反射体构成,每个反射体都是由2个垂直平面交叉组成的二面角反射体,2个反射体沿交叉轴线旋转相差45°。在360°的方位角范围内,反射体具有高的目标强度和良好的目标强度-角度一致性。

海面角反射体电磁散射特性与雷达鉴别研究进展与展望

雷达导引头是精确制导武器末制导的核心设备,具有作用距离远、不受天气影响等重要优点,在保证导弹打击精度方面发挥着重要作用。海面角反射体具有与舰船目标散射逼真度高、作战效费比高等优良特性,已成为雷达导引头的主要诱骗干扰手段之一,严重影响雷达目标探测性能。因此,如何准确高效地实现海面角反射体雷达鉴别是雷达导引头精确打击的难点和重点之一。角反射体电磁散射特性研究是提升角反射体雷达鉴别能力的基础。该文首先介绍了海面角反射体装备及战术运用;针对海面角反射体的电磁散射特性研究进展进行了总结;重点归纳梳理了海面角反射体雷达鉴别技术的两类主流方法,总结其特点及存在的问题;最后对海面角反射体雷达鉴别研究的未来发展趋势进行了展望。

水下超表面角反射体声散射调控机理研究

角反射体是雷达目标和声纳目标常用的诱骗手段。为拓宽常规凹面角散射声场的调控效果,提出在水下角反射体中镶嵌声学超表面的调控方法和计算方法。基于板块元方法和射线追踪算法建立带声学超表面构型的角反射体声散射预报模型,利用射线追踪判别声线位置,考虑对应相位跳变加以修正,并通过有限元仿真进行验证。基于建立的声散射预报模型,研究槽阵列梯度和周期结构对散射声场的调控效果。研究结果表明:带有梯度变化的声学超表面结构能够明显改变水下目标的声散射特征,正、负梯度组合槽阵列结构对于声散射主方向的调控效果较为明显;多周期组合槽阵列梯度结构相较于单周期结构散射声场调控效果更为明显。

基于改进GO/AP法的三面角反射体RCS预估

三面角反射体是一种重要的无源对抗器材,高效、准确、快速地预估其雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)具有重要意义。以方形三面角反射体为例,推导了利用改进的几何光学/区域投影法(Geometrical Optics/Area Projection,GO/AP)进行RCS预估的一般流程;基于该流程对方形、圆形三面角反射体的单站RCS进行预估,将预估结果与RCS最大值的经验公式以及FEKO软件的仿真结果进行对比,表明改进的GO/AP法具有正确性、快速性和广泛适应性;针对异型三面角反射体,提出一种基于GO/AP算法利用SolidWorks软件进行RCS快速预估的方法。

海上多角反射体群雷达散射面积的快速预估算法

依据远场高频环境下雷达散射面积(RCS)的计算原理,对海上多个角反射体所组成的无源对抗系统的RCS特性进行预估计算。针对传统算法计算量过大的问题,借助Hepermesh有限元网格处理软件,提出了一种快速算法,该算法首先应用混合面元、快速投影理论实现海上单个角反射体RCS计算,然后结合散射中心合成算法对海面随机布放多角反射体群的整体RCS特性进行预估,随后利用FEKO软件对算法进行了仿真验证。结果表明:新算法能够在保持计算精度的前提下,有效缩短海上多角反射体群RCS的计算时间。

舰载充气式角反射体装备现状与战术运用研究现状

针对舰载充气式反射体装备的发展现状,以探讨其战术运用的方法为目的,分析了舰载充气式角反射体的基本工作原理;根据外军装备发展历程,介绍了以色列、德国、英国、美国等国家研制的相关典型装备;针不同的干扰机理、对象与时机,介绍了舰载充气式角反射体的战术运用方法。相关内容对舰载充气式角反射体的装备发展以及反舰导弹抗对抗技战术措施研究具有一定理论意义和参考价值。

基于RCS幅值特性相似度的浮空式角反射体布放态势寻优

为应对常规雷达制导反舰导弹的威胁,采用理论分析和建模仿真方法,基于雷达目标的一类重要电磁散射特性——雷达散射截面积(RCS,radar cross section),对双棱锥形浮空式角反射体布放态势进行了寻优,得到了一种与反导舰艇逼近度较高的角反射体阵列。结果表明:考虑角反射体阵列与目标舰艇的RCS幅值特性相似度,较优的布放态势为[6,15],[8,20],[9,15],[11,15],其中在[6,15]情形下,二者相似度达到60.9%。

异型角反射体阵列寻优研究

战时,异型角反射体阵列布放态势将是影响其干扰效果的重要因素。以伯克级驱逐舰为典型舰艇,从雷达散射截面积(radar cross section,RCS)、高分辨率距离像(high resolution range rrofile,HRRP)和极化特征三方面入手,进行了异型角反射体布放间隔和布放数量的寻优,旨在寻找一种与载舰逼近度尽可能高的异型角反射体阵列,为反舰导弹突防研究提供基本理论依据。研究表明:综合考虑RCS,HRRP和极化特征三方面因素时,11个异型角反射体两两间隔5 m布放,能够发挥更好的干扰效果。

舰载充气式角反射体反导装备发展及运用

为提高我国电子战反导水平和导弹突防能力,根据电子战反导装备发展趋势,分析舰载充气式角反射体的反导原理,介绍舰载充气式角反射体反导装备的发展情况,论证了充气式角反射体迷惑、冲淡、转移和质心式干扰的运用。对电子战反导装备的发展以及部队战法研究具有一定理论意义和参考价值。

扩展底面角反射体RCS特性分析及其应用

三角形角反射体用于海面靶标中,存在一些问题:在低俯仰角情况下,其RCS特性易受海面环境的影响,RCS值显著下降。针对这些问题,分析了底面无限扩展的三角形角反射体的RCS特性,给出了相应的几何光学计算公式,公式应用到扩展底面角反射体中,将其计算结果与标准角反射体进行了比较,结果表明扩展底面角反射体在低俯仰角情况下,能够增强目标的RCS值。在低弹道导弹试验任务中,可以考虑采用扩展底面角反射体来替换标准角反射体。

海上角反射体群的RCS快速混合预估算法

在高频、远场条件下,对海上多角反射体构成的无源对抗系统的雷达散射面积(radar cross section,RCS)进行预估。针对传统算法计算量大、复杂度高的问题,提出综合利用改进的几何光学/区域投影法(geometrical optics/area projection,GO/AP)和散射中心合成法,进行海上角反射体群RCS的快速预估。首先,根据角反射体的分布态势,利用改进GO/AP算法实时计算各角反射体的RCS;然后,利用散射中心合成法将各角反射体的RCS贡献量相干叠加,快速预估角反射体群在特定分布态势下的RCS;最后,通过多次计算不同分布态势下的RCS,取平均值表征角反射体群在特定雷达照射方向下的RCS水平。利用FEKO软件对算法进行仿真验证,结果表明:所提算法在保证计算精度的前提下,能够显著提高海上角反射体群RCS的预估效率。

快速预估水下圆形角反射体散射声场的修正声束弹跳方法

针对水下圆形角反射体散射声场计算速度问题,在声束弹跳法基础上,提出了一种快速预估散射声场的修正声束弹跳法。对组成圆形三面角反射体的弧形边缘进行离散化,相邻离散点与角反射体顶点构成板块元,并与声源点构成入射声束,利用几何声学计算每条声束在角反射体反射面上的反射,同时得到反射面上每条声束"照射"后再次构成的板块元,用物理声学方法计算所有板块元的散射声场,叠加求和得到整个角反射的散射声场。通过与原始的声束弹跳法计算结果的对比,两者计算结果一致,修正声束弹跳法降低了计算量。

一种角反射体雷达散射截面积的高频预估算法

几何光学/区域投影(Geometrical Optics/Area Projection,GO/AP)法是一种综合利用GO和AP进行电大尺寸目标单站雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)预估的高频混合算法.文章推导建立了利用GO/AP法进行RCS预估的通用流程,计算出不同入射方向下三角形三面角反射RCS的完整表达式;将其与RCS最大值的经验公式以及FEKO软件的仿真结果进行对比,验证了GO/AP法的可行性;在边界入射方向对GO/AP算法进行改进,进一步拓宽了GO/AP法对观察角的适应范围.

浮空式角反射体阵列布放间隔寻优研究

实际作战中,合理的布放间隔可有效增大浮空式角反射体阵列的RCS(Radar Cross Section)幅值,提高干扰成功概率。为了提高浮空式角反射体反导作战干扰效能,采用散射中心合成算法和CST(Computer Simulation Technology)电磁仿真软件,对阵列布放间隔进行了寻优。结果表明:对于由6个垂直边长为0.5m的浮空式角反射体组成的阵列,其较优的布放间隔为15m。

基于PO/AP的角反射体RCS模型构建及分析

为全面深入掌握角反射体全向雷达截面积(radar cross section,RCS)特性,提出了综合利用物理光学(physical optics,PO)和区域投影(area projection,AP)的混合算法,构建了基于PO/AP的三面角反射体全向RCS模型,研究了包括角反射体形状、尺寸及入射波方位角、俯仰角、频率、极化方式等参数在内的角反射体RCS特性,并对3种反射类型进行了独立分析,最后通过FEKO(一款三维全波电磁仿真软件)仿真对算法的有效性进行了验证。结果表明:所提算法是角反射体全向RCS模型构建及分析行之有效的手段,其在有效保证计算精度的前提下,能够显著提高角反射体RCS的预估效率。

浮空式角反射体RCS统计特征及识别模型研究

针对浮空式角反射体新型无源干扰器材的末制导雷达目标识别问题,对其雷达截面积统计特征及识别模型进行研究。采用理论推导方式依次构建浮空式角反射体及其阵列雷达截面积模型,利用SolidWorks建模仿真软件和三维电磁场仿真软件,对两型舰艇目标进行三维建模和电磁仿真;考虑到雷达截面积随观测角度变化起伏性较强的特点,通过统计手段提取浮空式角反射体和舰船目标位置特征、散布特征和分布特征中的9个统计特征参数,作为后续目标识别特征;基于深度神经网络构建浮空式角反射体类目标识别模型。结果表明:多个浮空式角反射体成阵列使用能够在一定程度上改变单个角反射体固有的雷达截面积方向性,同时优化神经网络模型可作为判别浮空式角反射体类假目标的有效手段,在划分训练集和测试集上分类准确度分别为97.4%和94.3%。

浮空式角反射体质心干扰使用时机研究

作为一种新型电子战器材,浮空式角反射体的作战使用研究基本处于空白。为正确把握其实战中的使用时机,以浮空式角反射体为研究对象,提出了一种确定质心干扰有效干扰距离的方法,分析了不同作战条件下质心干扰的时机,并分别以"亚声速"和"超声速"2类典型反舰导弹为干扰对象进行仿真验证,仿真结果与理论计算结果相吻合,可为浮空式角反射体干扰弹在实战中的应用提供理论依据。