08：简单目标RCS - 南京航空航天大学-航空宇航学院飞机设计研究所

简单目标的RCS
航空宇航学院

圆球
• 圆球是最简单的几何形体
• 用几何光学法可以计算圆球的RCS
σ π
2
=
a
航空宇航学院
• 圆球RCS在高频区与入射波波长无关

椭球体
• 用几何光学法可计算椭球体的RCS
σ =
πa
2
b
航空宇航学院
2 2 2 2 2 2 2 2 2
( a sin θ cos θ + b sin θ sin ϕ + c cos θ )
c b
a
• 椭球体可以用来模拟机身、发动机短舱,副油箱等飞
行器的部件。
2
c
2

航空宇航学院
平板
• 用物理光学法可计算平板的RCS
2
2
2
2
2
1
1
2
2
2
2
sin
sin
cos
4
f
f
f
f
A
⋅
⋅
⋅
= θ
λ
π
σ
其中:
ϕ
θ
ϕ
θ
sin
sin
cos
sin
2
1
kb
f
ka
f
b
a
A
=
=
⋅
=

• 圆形平板
σ =
4πA
2
λ
2
[ 2
J
1
( 2kasinθ
)
]
2kasinθ
平板
• 当入射线垂直于平板时
4πA
σ =
2
λ
2
2
cos
2
θ
航空宇航学院

平板
航空宇航学院
• 当平板尺寸一定时,其RCS取决于入射波波长和入射方位,
其RCS与λ -2 正成比,波长越短,平板的RCS越大。

平板
• 平板可以模拟飞机的某些平面
– 垂尾
– 发动机进气道
– 尾喷管
– 雷达天线罩
航空宇航学院
• 用物理光学法得来的平板RCS计算公式不能用
于入射方向远离平板法线方向的情况。
• 在宽角方位,应该用几何绕射理论或等效电流
法来计算平板RCS。

圆柱
航空宇航学院
• 圆柱RCS可由物理光学法来近似计算
σ =
kL
2
Asin
2
2
sin ( kL cosθ
)
θ
2
( kLcosθ
)

圆柱
航空宇航学院
• 其RCS与入射波波长和入射方位有关,其RCS与λ -1
正成比,波长越短,平板的RCS越大。
• 圆柱的RCS随方位变化的关系类似于平板情况
• 圆柱可用于模拟飞行器的机身。
• 与平板情况一样,由物理光学法得来的圆柱RC
S计算公式在入射波方向偏离表面方向较远时失
效,此时要用几何绕射理论来修正。

细导线
航空宇航学院
• 当柱体的半径小于波长时,此时圆柱的尺寸不满
足高频条件,其散射特性应属于低频区,可供应
用的经验公式是
极化方向平行与导线时
极化方向垂直与导线时
σ
\ \
=
π
( )
2
2
σ =
⊥
2
πL
λ
+ [ln( )]
1.
78πa
9
πL
4
2
( ka)
4
2

细导线
航空宇航学院
• 细导线的散射特性可用来模拟飞行器翼面后缘
的散射特性。
• 当翼面前缘半径较小时,也可用来模拟翼面前
缘的散射特性。

卵形体
航空宇航学院
• 长为L、半角为α和半径为R的卵形体

航空宇航学院
卵形体
• RCS计算公式
3
2
2
6
4
2
)
1
(
cos
16
)
90
(
0
θ
α
θ
π
α
λ
σ
α
θ
tg
tg
tg
⋅
−
=
−
°
≤
≤
当
)
2
/
(
4
)
90
( 2
2
α
π
α
σ
α
θ
tg
=
−
°
=
当
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡ −
−
=
°
≤
≤
−
°
θ
π
σ
θ
α
sin
1
90
)
90
(
2
R
a
R
R
当

腔体
航空宇航学院
• 腔体的散射可近似地认为相当于一块平板的散射。
• 入射波照射到腔体时,其射线追踪过程为:
• 如果腔体的口径为A,可以简单地认为腔体的RCS近似
等于面积为Acosθ平板的RCS。

无限圆锥
航空宇航学院
• 当电磁波轴向照射无限圆锥时,会产生尖顶散
射现象。
• RCS计算公式
2
λ
σ
16π tg =
4
δ

两面角反射器
航空宇航学院
• 所谓二面角反射器就是由两块形状和尺寸相同的平板相
互垂直所构的角形体。
• 二面角反射器的电磁散射,随着入射角θ的变化,其散
射机理各不相同。

两面角反射器
航空宇航学院
• 二面角反射器的后向散射等效面积

• 计算结果
两面角反射器
航空宇航学院

• 散射特点
两面角反射器
航空宇航学院
– 二面角反射器的RCS在整个方位范围内都很大。
– 从隐身设计角度来看,飞行器上应消除二面角
反射。
• 二面角反射器可用以模拟飞行器翼面之间
所构成的二面角形体。
– 如飞机的垂尾与平尾构成一个二面角反射器。