红外隐身技术在无人机上的应用研究

随着红外探测技术和精确制导武器的飞速发展,隐身无人机成为了各军事强国的研究热点。在未来的战场上,无人机将代替普通战斗机在敌区范围内执行侦察、打击等作战任务。为了提高无人机的突防、生存能力以及作战效能,有效减小雷达散射截面的同时必须对其红外辐射特征进行有效减小或抑制。分析了目前无人机所面临的主要红外威胁,通过讨论无人机的红外辐射特征,归纳出实现无人机红外隐身技术所需的几种主要途径:冷却降温技术、外形遮挡技术以及降低红外发射率材料技术等。研究了红外隐身技术和抑制措施以及国外服役或者验证阶段的比较典型隐身无人机上的应用情况,得出未来无人机隐身技术的发展方向及所面临的难题,对于国内未来无人机红外隐身设计具有重要的参考价值。

高空长航时无人机的发展特点及技术难点探讨

未来信息化战争的需求使得高空长航时无人机系统的发展在世界范围内得到了空前的重视,并在技术、性能和作战使用上呈现出许多新的特点。文章综述了国际上典型高空长航时无人机的发展动态和趋势,对隐身设计、可变机翼设计及超高空超长航时无人机发展热点给以关注,对面临的技术难点问题进行了分析和讨论。

隐身无人机内埋武器分离安全性数值研究

为了验证在结构化动态重叠网格系统上,耦合求解三维非定常NS方程及刚体六自由度方程技术路径的可行性,对跨声速外挂投弹标模和空腔标模进行了计算。结果显示,武器分离轨迹及空腔底部压力系数分布的计算与试验值吻合良好。在此基础上,以某隐身无人机为载机平台,模拟了跨音速下隐身无人机投放制导武器的动态分离过程,并就外流条件对导弹分离轨迹的影响进行了分析。研究结果表明:不同迎角下,导弹出舱后质心的运动轨迹差异较大,尤其在航向,说明外流条件对武器出舱轨迹影响很大,设计武器舱时应充分考虑外流条件的影响。

无人机相关技术与发展趋势

无人驾驶飞机(简称"无人机(UAV)")主要包括飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等。其相关技术涉及隐身、飞行控制、动力、数据链、发射等方面。根据其运用灵巧、精度高、可重复利用等特性,在军用、民用以及研究领域有着广泛应用。针对现有状况阐述无人机目前存在的问题,展望今后的发展趋势。

无人机蒙皮红外辐射特征研究

以典型飞翼布局无人机为研究对象,采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式,利用离散传递法计算了全机在8～14μm波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中,考虑了发动机固体壁面的发射和反射,飞机蒙皮的发射,燃气内CO2、H2O和CO吸收与发射作用。结果表明:马赫数是影响其8～14μm波段红外辐射特征的重要因素之一;通过冷却、隔热等措施降低后机身发动机热影响区蒙皮的温度或者在机身蒙皮上涂敷低红外发射率材料可以明显降低飞机在8～14μm波段的红外辐射特征,该研究为未来飞行器红外隐身设计提供了参考。

基于改进蚁群算法的隐身无人机快速突防航路规划技术

针对复杂战场环境下的隐身飞行器的突防航路规划问题,提出了一种改进蚁群算法。引入相邻节点间的影响权重和航路选择权重,采用改进启发函数以增强目标点区域的导向性,提高搜索效率,保持解的多样性;设计了信息素动态调节的方式,提出新的信息素浓度更新策略,增强全局搜索能力。仿真结果表明,相比于传统蚁群算法和粒子群算法,改进蚁群算法能够有效地规避组网雷达威胁,从而提高隐身无人机的生存能力。此外,所提算法在计算效率和安全性上具有更好的性能,验证了该算法的有效性和优越性。

S弯进气道流动控制装置多参数多目标优化设计

在S弯进气道设计点,针对前机身/进气道一体化模型,采用CFD数值模拟技术开展内外流计算,分析管道内流场特性从而为流动控制装置设计提供参考依据。采用微质量射流流动控制装置对进气道内流进行流动控制,射流装置可变参数包括射流装置安装站位、入射流向角度、侧向角度及射流孔间距。基于DOE方法设计控制效能计算样本,开展流动控制效能计算分析,得到总压恢复系数σ及流场畸变指标DC60的响应面函数,采用多目标优化技术,得到使得总压恢复比较高、流场畸变比较小的控制装置参数Pareto最优解。

红外隐身技术在无人机上的运用

当前,无人机在军事领域应用越来越广泛,各国对其隐身能力也越来越重视。文章从红外隐身设计入手,从降温、遮挡以及应用低发射率材料等方面对红外隐身技术在无人机上的运用进行了详细探讨。

无人机信息化发展中电子技术的作用分析

文章从信息化战争对无人机信息化需求出发，分析了电子技术对无人机信息化发展的促进和能力提升作用，并以无人机作战应用、传感器与平台一体化设计、隐身／反隐身实现为例加以说明；提出了当前无人机信息化发展中的几个难点技术问题。

军用作战无人机未来发展研究

无人机作战样式因其特有的“快、精、廉”等特点被广泛用于现代战场,并取得了非凡的实战效果。总结现代战场无人机作战特点,结合世界先进的反无人机技术,分析目前无人机作战样式存在的不足,并以此为出发点,以满足未来战争需求,应对防空反无人机技术体制为目的,探索军用作战无人机未来发展方向,以期为军用无人机及其作战样式的研究提供参考。

无人侦察机红外辐射特性测试与视距估算

采用长波测温热像仪及光谱辐射计,测试研究了某型短程固定翼无人侦察机的红外辐射特性,给出了其静、动态光谱辐射特性及热场分布特征结果。根据约翰逊准则的判据,并采用坐标变换方法,将目标/背景温差曲线与MRTD曲线在同一坐标系中进行变换与数据拟合,求得某一典型气象条件下无人侦察机的被探测/识别距离。简要介绍了无人侦察机红外隐身的可能途径。试验数据为其隐身性能的改进设计提供了重要依据。

头部外形对无人机气动/隐身性能影响

为研究头部形状对无人机气动/隐身性能的影响,建立了头部外形改进前后的分析模型。基于FLUENT和物理光学法,研究了不同状态下的气动/隐身性能影响,提出气动性能影响分析的相对变化率概念。结果表明,头部外形改进可明显提高无人机气动性能,迎角4°时,升力系数相对增加率、阻力系数相对减小率、升阻比相对增加率分别为0.2258%,5.505%,6.065%;头部外形改进后,机身下方具有更大面积的高压区而其头部高压区相对较小,增加了升力,减小了阻力;头部外形改进对散射曲线分布影响不大,前向角域RCS曲线向内收缩较大,隐身性能提高,头部外形改进在频率和俯仰角变化时均有隐身性能提升效果,频率增加时,前向角域降低幅值最大可达6.6370 dB,俯仰角变化时可达11.4577 dB;头部外形曲面融合技术可有效提高无人机气动/隐身性能。

高效粒子群算法研究及飞翼无人机气动隐身优化设计

飞行器气动隐身多目标优化设计存在计算代价过大的问题,亟需一种高效的优化设计方法来解决此类问题。以某型无人机为设计对象,采用自由曲面变形(FFD)方法实现飞翼布局的参数化表达,分别采用基于雷诺平均N灢S方程的计算流体力学方法、大面元物理光学法和一致性几何绕射理论相互配合来计算边缘绕射场的RCS,进而计算飞翼布局无人机的气动、隐身性能;选择结合基于动态超体积期望改善(EHVI)加点的动态Kriging代理模型与ASMOPSO算法的高效多目标粒子群算法对飞翼布局无人机进行综合寻优设计。在较少地调用真实目标函数的情况下,获得了比较优秀的Pareto前沿,表明优化后的飞翼布局无人机在气动及隐身方面均优于原始构型。

舰载察打无人机概念设计与隐身特性数值模拟

为提高海军航空兵远洋战略投送能力,概念设计一种舰载察打无人机,并进行隐身特性分析。采用CATIA软件概念设计3D数字样机,基于物理光学法计算三角形面源散射,基于等效电磁流法计算劈边缘绕射,并将二者结合进行隐身特性分析,综合数值模拟飞机的雷达散射截面积(radar cross-section,RCS)散射特性。实验结果表明:采用CATIA软件,能高效地概念设计飞机的3D数字样机,可用于论证飞机设计方案;该RCS计算方法可高效地计算复杂飞机的RCS散射特性。

隐身无人机的RCS统计特性研究

本文基于隐身无人机的P波段、X波段的静态RCS仿真数据,分析了不同侧向范围内RCS的均值特性。研究发现该隐身无人机在P波段和X波段的大部分RCS小于1m2和0.1m2。为进一步描述RCS起伏特性的统计分布,分别采用卡方分布模型和对数正态分布模型对RCS概率密度统计数据进行拟合。研究表明卡方分布可以较好地拟合X波段的RCS分布特性,而对数正态分布在描述P波段RCS分布特性时具有更优的拟合性能。研究结果可为隐身无人机的检测识别提供参考依据。

国外第六代战斗机概念方案与关键技术

目前,第六代战斗机是诸多航空大国已进入概念提案研制阶段的战斗机,各国均已把第六代战斗机的研发提上议事日程,且不断加快研发步伐。本文分析了国外第六代战斗机的研究现状,详细介绍了美国波音、诺斯罗普-格鲁门与洛克希德-马丁公司,俄罗斯,日本所提出的第六代战斗机概念方案,并结合军事专家观点以及多个部门的报道,从中探索第六代战斗机的主要特征及其所需的关键技术支撑。

隐身/防热一体化CFRP航空发动机舱体设计

依据无人机实际飞行条件进行碳纤维复合材料(CFRP)发动机舱体结构、功能设计。通过仿真分析确定纤维、基体方向最大应力及热部件在热稳态下外包覆气凝胶防热结构厚度。对比仿真结果进行耐高温材料体系优选,分析促进剂用量、温度对脂环族环氧树脂凝胶时间的影响,以此确定树脂配比及固化升温梯度,测试CFRP在室温及100℃下力学性能,均远高于设计要求。使用该体系制备的发动机舱体通过试验验证,实测温度与防热仿真分析结果误差10.39%。最后结合计算分析,采用涂敷低发射率涂层的方法降低CFRP航空发动机舱体红外特征。结果表明,设计的航空发动机舱体与低温天空背景亮度较为接近,极大提高了无人机的生存能力。

新一代靶机系统发展研究

靶机建设规划应紧跟未来空中威胁发展动向,聚焦未来典型威胁目标特性和作战模式,实现逼真模拟。针对美欧下一代战斗机、无人协同作战飞机等未来空中威胁,分析研究了新一代靶机系统的发展方向和典型特征,提出了靶机模拟对象将拓展至无人机领域、靶试应用将趋向编队协同供靶等新观点;围绕未来靶试任务需求,探究了新一代靶机系统应具备的关键能力。

飞翼无人机3种保形进气口进气道气动与隐身综合特性对比

基于飞翼布局无人机隐身与结构装载布置要求,保形设计了3种进气口形状的背负式S弯进气道,按照进口投影截面形状上、下底之比顺序排列,分别为三角形、梯形和矩形.利用数值模拟方法对无人机内外流场耦合流动进行计算分析,且基于射线弹跳(SBR)法对进气道电磁散射特性进行仿真研究,获得了飞翼无人机3种进气道的气动与隐身综合特性.研究结果表明:1矩形进气道模型升阻和纵向力矩特性表现均最好;23种进气道模型按顺序排列总压恢复系数逐渐增大,畸变指数逐渐减小,进气道沿程气流也逐渐顺畅,矩形进气道模型进气道内流特性最优;30°迎角下3种进气道模型雷达散射截面(RCS)均值基本呈现先增大后减小的特征,进气道终端开放时矩形进气道模型隐身性能最好,而终端短路时三角形进气道模型隐身效果更优异.

基于射频隐身的无人机集群搜索任务分配算法

为提高无人机集群执行搜索任务时的射频隐身性能,提出了一种基于射频隐身的无人机集群搜索任务分配算法。该算法旨在通过任务优化分配,最小化无人机集群截获概率的同时,最大化无人机集群的探测概率。首先,推导了无人机集群雷达探测概率和截获概率的表达式,并以此作为双目标优化函数,以完成任务的消耗时间为约束条件,建立双目标优化模型。然后,采用标准粒子群优化算法对该模型求解,求得其帕累托集。仿真结果表明:与随机任务分配算法和最小任务完成时间分配算法相比,所提算法可在搜索性能几乎没有损失的情况下,有效提升无人机集群执行搜索任务时的射频隐身性能。