Zależność EPR płyty od wzoru na kąt. Efektywny obszar rozpraszania. EPR wspólnych celów punktowych

Zwyczajowo rozróżnia się odbicia lustrzane, rozproszone i rezonansowe. Jeśli wymiary liniowe powierzchni odbijającej są znacznie większe niż długość fali, a sama powierzchnia jest gładka, wówczas pojawia się odbicie lustrzane. W tym przypadku kąt padania wiązki radiowej jest równy kątowi odbicia, a fala promieniowania wtórnego nie wraca do radaru (z wyjątkiem przypadku normalnego padania).

Jeśli wymiary liniowe powierzchni obiektu są duże w porównaniu z długością fali, a sama powierzchnia jest szorstka, wówczas ma miejsce odbicie rozproszone. W tym przypadku, ze względu na różną orientację elementów powierzchniowych, fale elektromagnetyczne są rozpraszane w różnych kierunkach, w tym w kierunku radaru. Odbicie rezonansowe obserwuje się, gdy wymiary liniowe odbijających obiektów lub ich elementów są równe nieparzystej liczbie półfal. W przeciwieństwie do odbicia rozproszonego, wtórne promieniowanie rezonansowe ma zwykle dużą intensywność i wyraźną kierunkowość, w zależności od konstrukcji i orientacji elementu odbijającego.

W przypadkach, gdy długość fali jest duża w porównaniu z wymiarami liniowymi celu, fala padająca omija cel, a intensywność fali odbitej jest znikoma.

Z punktu widzenia powstawania sygnału po odbiciu obiekty obserwacji radarowej dzieli się zwykle na małe i rozmieszczone w przestrzeni lub na powierzchni.

Do obiektów małogabarytowych zalicza się obiekty, których wymiary są znacznie mniejsze od wymiarów elementu rozdzielczości radaru pod względem zasięgu i współrzędnych kątowych. W niektórych przypadkach obiekty o małych rozmiarach mają najprostszą konfigurację geometryczną. Ich właściwości odblaskowe można łatwo wyznaczyć teoretycznie i przewidzieć dla każdego konkretnego względnego położenia danego celu i radaru. W rzeczywistych warunkach cele najprostszego typu zdarzają się dość rzadko. Częściej masz do czynienia z obiektami o złożonej konfiguracji, które składają się z szeregu sztywno połączonych ze sobą prostych elementów odblaskowych. Samoloty, statki, różne konstrukcje itp. mogą służyć jako przykłady celów o złożonej konfiguracji.

Inne cele to zbiór pojedynczych obiektów rozmieszczonych w określonym obszarze przestrzeni, znacznie większych niż rozdzielczość elementu radarowego. W zależności od charakteru tego rozmieszczenia wyróżnia się cele rozproszone objętościowo (na przykład chmura deszczowa) i rozproszone powierzchniowo (powierzchnia lądu itp.). Sygnał odbity od takiego celu jest wynikiem interferencji sygnałów reflektora rozproszonych w przedziale rozdzielczości.

Dla ustalonego względnego położenia radaru i obiektów odbijających amplituda i faza fali odbitej mają dobrze określoną wartość. Dlatego w zasadzie wynikowy całkowity odbity sygnał można określić dla każdego konkretnego przypadku. Jednakże podczas obserwacji radarowej względne położenie celów i radaru zwykle się zmienia, co skutkuje przypadkowymi wahaniami intensywności i fazy powstałych ech.

Efektywny obszar rozpraszania celu (ESR).

Obliczenie zasięgu obserwacji radarowej wymaga ilościowej charakterystyki natężenia fali odbitej. Moc odbitego sygnału na wejściu odbiornika stacji zależy od wielu czynników, a przede wszystkim od właściwości odbijających celu. Zazwyczaj cele radarowe charakteryzują się efektywnym obszarem rozpraszania. Pod efektywną powierzchnią rozpraszania celu w przypadku, gdy antena radaru emituje i odbiera fale elektromagnetyczne o tej samej polaryzacji, rozumie się wartość σc, która spełnia równość σcP1=4πK2P2, gdzie P1 jest gęstością strumienia mocy bezpośrednia fala tej polaryzacji w miejscu docelowym; P2 jest gęstością strumienia mocy fali o danej polaryzacji odbitej od celu przy antenie radaru; R to odległość od radaru do celu. Wartość RCS można bezpośrednio obliczyć ze wzoru

σcP1=4πR2P2/P1

Jak wynika z powyższego wzoru, σц ma wymiar pola. Można więc warunkowo uznać go za pewien obszar równoważny celowi, normalny do wiązki radiowej, o powierzchni σц, który rozpraszając izotropowo całą moc fali padającej na niego z radaru, tworzy w punkcie odbiorczym taki sam strumień mocy gęstość P2 jako rzeczywisty cel.

Jeżeli podany jest RCS celu, to przy znanych wartościach P1 i R można obliczyć gęstość strumienia mocy fali odbitej P, a następnie po określeniu mocy odbieranego sygnału oszacować zasięg stacji radarowej.

Efektywna powierzchnia rozpraszania σc nie zależy od intensywności emitowanej fali ani od odległości stacji od celu. Rzeczywiście każdy wzrost P1 prowadzi do proporcjonalnego wzrostu P2, a ich stosunek we wzorze się nie zmienia. Przy zmianie odległości radaru od celu stosunek P2/P1 zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do R2, a wartość σc pozostaje niezmieniona.

Cele złożone i grupowe

Uwzględnienie najprostszych reflektorów nie powoduje trudności. Większość rzeczywistych celów radarowych to złożona kombinacja różnych typów reflektorów. W procesie obserwacji radarowej takich celów mamy do czynienia z sygnałem będącym efektem interferencji kilku sygnałów odbitych od poszczególnych elementów celu.

Kiedy napromieniany jest złożony obiekt (np. samolot, statek, czołg itp.), charakter odbić od poszczególnych jego elementów w dużym stopniu zależy od ich orientacji. W niektórych pozycjach określone części statku powietrznego lub statku mogą wytwarzać bardzo intensywne sygnały, a w innych intensywność odbitych sygnałów może spaść do zera. Dodatkowo, gdy zmienia się położenie obiektu względem radaru, zmieniają się zależności fazowe pomiędzy sygnałami odbitymi od różnych elementów. Powoduje to wahania sygnału wynikowego.

Możliwe są także inne przyczyny zmian w natężeniu odbitych sygnałów. Tym samym może nastąpić zmiana przewodności pomiędzy poszczególnymi elementami samolotu, której jedną z przyczyn są drgania powstałe na skutek pracy silnika. Kiedy zmienia się przewodność, zmieniają się rozkłady prądów indukowanych na powierzchni samolotu i intensywność odbitych sygnałów. W przypadku samolotów śmigłowych i turbośmigłowych dodatkowym źródłem zmiany natężenia odbić jest obrót śmigła.

Ryc. 2.1. Zależność RCS celu od kąta.

W procesie obserwacji radarowej wzajemne położenie statku powietrznego (statku) i radaru ulega ciągłym zmianom. Wynikiem tego są wahania odbitych sygnałów i odpowiadające im zmiany w EPR. Prawa rozkładu prawdopodobieństwa efektywnego obszaru rozpraszania celu i charakter zmian tej wartości w czasie są zwykle ustalane eksperymentalnie. W tym celu rejestruje się intensywność odbitych sygnałów, a po przetworzeniu zapisu znajduje się charakterystyka statystyczna sygnałów i EPR.

Jak wykazało wiele badań, prawo rozkładu wykładniczego obowiązuje z wystarczającą dokładnością dla fluktuacji σc statku powietrznego

EPR ma wymiary obszaru, ale nie jest obszarem geometrycznym, ale jest charakterystyką energetyczną, czyli określa wielkość mocy odbieranego sygnału.

RCS celu nie zależy od intensywności emitowanej fali ani od odległości stacji od celu. Każdy wzrost ρ 1 prowadzi do proporcjonalnego wzrostu ρ 2, a ich stosunek we wzorze się nie zmienia. Przy zmianie odległości radaru od celu stosunek ρ 2 / ρ 1 zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do R, a wartość EPR pozostaje niezmieniona.

EPR wspólnych celów punktowych

W przypadku większości celów punktowych informacje o EPR można znaleźć w instrukcjach radarów.

wypukła powierzchnia

Pole z całej powierzchni S jest określone przez całkę. Należy określić E 2 i stosunek w danej odległości do celu ...

gdzie k jest liczbą falową.

1) Jeśli obiekt jest mały, odległość i pole padającej fali można uznać za niezmienione. 2) Odległość R można uznać za sumę odległości do celu i odległości w obrębie celu:

,
,
,
,

płaski talerz

Powierzchnia płaska jest szczególnym przypadkiem krzywoliniowej powierzchni wypukłej.

Odblask narożny

Zasada działania odbłyśnika narożnego

Odbłyśnik narożny składa się z trzech prostopadłych powierzchni. W przeciwieństwie do płyty, odbłyśnik narożny zapewnia dobre odbicie w szerokim zakresie kątów.

Trójkątny

W przypadku zastosowania odbłyśnika narożnego o trójkątnych powierzchniach należy zastosować EPR

Zastosowanie odblasków narożnych

Zastosowano odblaski narożne

jako wabiki
jak punkty orientacyjne kontrastujące radiowo
podczas prowadzenia eksperymentów z silnym promieniowaniem kierunkowym

plewy

Plewy służą do tworzenia pasywnych zakłóceń w działaniu radaru.

Wartość RCS reflektora dipolowego generalnie zależy od kąta obserwacji, jednak RCS dla wszystkich kątów:

Plewy służą do maskowania celów powietrznych i terenu, a także pasywnych latarni radarowych.

Sektor odbicia plew wynosi ~70°

EPR złożonych celów

Pomiary RCS złożonych obiektów rzeczywistych przeprowadzane są w specjalnych instalacjach lub poligonach, gdzie możliwe są do osiągnięcia warunki dalekiej strefy napromieniania.

#	Typ docelowy	σ do
1	Lotnictwo
1.1	Samolot myśliwski	3-12
1.2	ostrożny wojownik	0,3-0,4
1.3	bombowiec frontowy	7-10
1.4	Ciężki bombowiec	13-20
1.4.1	Bombowiec B-52	100
1.4	Samolot transportowy	40-70
2	statki
2.1	Łódź podwodna na powierzchni	30-150
2.2	Cięcie łodzi podwodnej na powierzchni	1-2
2.3	małe rzemiosło	50-200
2.4	średnie statki	²
2.5	duże statki	> 10²
2.6	Krążownik	~12 000 14 000
3	Cele naziemne
3.1	Samochód	3-10
3.2	Czołg T-90	29
4	Amunicja
4.1	Pocisk manewrujący ALSM	0,07-0,8
4.2	Głowica rakiety operacyjno-taktycznej	0,15-1,6
4.3	głowica rakiety balistycznej	0,03-0,05
5	Inne cele
5.1	Człowiek	0,8-1
6	Ptaki
6.1	Wieża	0,0048
6.2	niemy łabędź	0,0228
6.3	Kormoran	0,0092
6.4	czerwony latawiec	0,0248
6.5	Krzyżówka	0,0214
6.6	Szara gęś	0,0225
6.7	Bluza z kapturem	0,0047
6.8	wróbel polny	0,0008
6.9	szpak pospolity	0,0023
6.10	mewa śmieszka	0,0052
6.11	Bocian biały	0,0287
6.12	Czajka	0,0054
6.13	Sęp indyczy	0,025
6.14	gołąb skalny	0,01
6.15	Wróbel	0,0008

Najprostszymi celami rozmieszczonymi objętościowo są plewy, które zrzucane w dużych ilościach z samolotu lub wystrzeliwane specjalnymi pociskami, rozpraszają się w powietrzu i tworzą chmurę reflektorów. Służą do ustawienia pasywnych zakłóceń w szerokim zakresie częstotliwości i jednocześnie przeciwko wielu RTS.

Plewy są pasywnymi wibratorami półfalowymi o długości geometrycznej bliskiej połowie długości fali radaru napromieniającego (l ≈ 0,47λ). Wykonane są z papieru metalizowanego, folii aluminiowej, metalizowanego włókna szklanego i innych materiałów.

Chmury EPR z N reflektory plew określa się na podstawie iloczynu RCS poszczególnych reflektorów znajdujących się w chmurze:

σ = n σ zrobić,

Gdzie: σ zrobić– EPR jednego reflektora dipolowego.

Przy liniowej polaryzacji padającej fali elektromagnetycznej maksymalną wartość RCS pojedynczego reflektora dipolowego obserwuje się, gdy jego oś geometryczna pokrywa się z wektorem mi siła pola elektrycznego fali. Następnie:

σ do max = 0,86λ 2

Jeśli plewy są zorientowane prostopadle do wektora mi następnie napromieniowując falę elektromagnetyczną σ do = 0.

Ze względu na turbulencje atmosfery i różnicę we właściwościach aerodynamicznych reflektorów dipolowych, orientują się one w chmurze w sposób losowy. Dlatego w obliczeniach wykorzystuje się średnią wartość RCS pojedynczego reflektora dipolowego.

σ do sr = 1/5 σ do max = 0,17λ 2,

Gdzie: λ - długość fali emitującego radaru.

Wynika z tego, że jednoczesne tłumienie RTS działających na różnych częstotliwościach jest możliwe tylko przy zastosowaniu sieczki o różnej długości.

Najprostszymi celami punktowymi są reflektory narożne. Przy stosunkowo małych wymiarach geometrycznych posiadają znaczny współczynnik RCS w szerokim zakresie długości fal, co pozwala skutecznie symulować różne cele punktowe.

Odblask narożny składa się ze sztywno połączonych, wzajemnie prostopadłych płaszczyzn. Najprostszym odbłyśnikiem narożnym jest kąt dwuścienny lub trójścienny (ryc. 3.3, a, b).

Ryc.3.3. Zasada działania odbłyśnika narożnego:

A - dwuścienny; B - trójścienny.

Trójścienny odbłyśnik narożny ma właściwość odbicia zwierciadlanego w kierunku radaru przy naświetlaniu pod kątem 45 0 , co zapewnia zachowanie dużego RCS w tym kącie. Aby rozszerzyć diagram rozproszenia, stosuje się odbłyśniki narożne, składające się z czterech lub ośmiu rogów. DR reflektora trójściennego pokazano na ryc. 3.4.

Ryc.3.4. Schemat rozproszenia reflektora trójściennego.

W praktyce stosuje się trójkątne odblaski narożne o kształcie trójkątnym, prostokątnym lub sektorowym (ryc. 3.5, a, b, c).

Ryc.3.5. Odblaski narożne: A - o trójkątnych ścianach (θ 0,5 ≈ 60 0);

B - z twarzami sektorowymi; V - o kwadratowych powierzchniach (θ 0,5 ≈ 35 0).

Dla obiektów o prostym kształcie geometrycznym można uzyskać wyrażenia analityczne w celu określenia ich RCS. Ponieważ gęstość strumienia mocy jest wprost proporcjonalna do kwadratu natężenia pola elektrycznego, wzór EPR celu można przedstawić jako

σ \u003d 4πD 2 Mi 2 2 / E 2 1

Postawa mi 2 / mi 1, zawarte w tym wyrażeniu, można znaleźć na podstawie zasady Huygensa. Metoda ta polega na tym, że każdy punkt na powierzchni napromieniowanego obiektu traktowany jest jako źródło wtórnej fali sferycznej. Następnie podsumowując działanie wtórnych fal sferycznych w miejscu lokalizacji stacji radarowej, można znaleźć siłę powstałego pola elektrycznego promieniowania wtórnego. Wzory obliczeniowe służące do wyznaczania RCS niektórych prostych celów podano w tabeli 3.1.

Tabela 3.1. EPR kilku prostych celów.

projekt kursu

SPbGUT im. Bonch-Bruevich

Katedra Systemów Radiowych i Przetwarzania Sygnałów

Projekt kursu według dyscypliny

„Systemy radiowe”, na temat:

„Efektywny obszar rozpraszania”

Zakończony:

Uczeń grupy RT-91

Krotow R.E.

Otrzymał: profesor wydziału ROS Gurevich V.E.

Zadanie wydane: 30.10.13

Okres ochrony: 12.11.13

Wprowadzenie i tak dalej

Schemat strukturalny radaru

Schemat ideowy radaru

Teoria działania urządzenia

Wniosek

Bibliografia

Efektywny obszar rozpraszania

(EPR; ang. Przekrój radarowy.RCS; w niektórych źródłach efektywna powierzchnia rozpraszająca, efektywny przekrój rozpraszania,efektywny obszar odbicia, EOP) w radarze – obszar jakiejś fikcyjnej płaskiej powierzchni, położony normalnie do kierunku padającej fali płaskiej i będący idealnym i izotropowym reradiatorem, który po umieszczeniu w docelowym miejscu wytwarza tę samą gęstość strumienia mocy na antenie stacji radarowej jako prawdziwy cel.

Przykład monostatycznego diagramu EPR (B-26 Invader)

RCS jest ilościową miarą właściwości obiektu do rozpraszania fali elektromagnetycznej. Wraz z potencjałem energetycznym ścieżki nadajnika-odbiornika i środkiem ciężkości anten radaru, EPR obiektu jest uwzględniany w równaniu zasięgu radaru i określa zasięg, w jakim obiekt może zostać wykryty przez radar. Zwiększona wartość RCS oznacza większą widoczność radarową obiektu, spadek RCS utrudnia jego wykrycie (technologia stealth).

EPR konkretnego obiektu zależy od jego kształtu, wielkości, materiału, z jakiego jest wykonany, od jego orientacji (widoku) względem anten pozycji nadawczej i odbiorczej radaru (w tym od polaryzacji fal elektromagnetycznych), od długość fali sondującego sygnału radiowego. RCS określa się w warunkach dalekiej strefy rozpraszacza, anten odbiorczych i nadawczych radaru.

Ponieważ RCS jest parametrem wprowadzonym formalnie, jego wartość nie pokrywa się ani z wartością całkowitej powierzchni rozpraszacza, ani z wartością jego pola przekroju poprzecznego (ang. Przekrój). Obliczanie EPR jest jednym z problemów elektrodynamiki stosowanej, który rozwiązuje się analitycznie z różnym stopniem przybliżenia (tylko dla ograniczonego zakresu ciał o prostych kształtach, na przykład przewodzącej kuli, cylindra, cienkiej prostokątnej płyty itp.) lub metody numeryczne. Pomiary (kontrola) RCS przeprowadzane są na stanowiskach badawczych oraz w komorach bezechowych o częstotliwości radiowej z wykorzystaniem rzeczywistych obiektów i ich modeli w skali.

EPR ma wymiar powierzchniowy i jest zwykle podawany w m2. Lub dBq.m.. Dla obiektów o prostej postaci - testowej - EPR jest zwykle normalizowany do kwadratu długości fali sondującego sygnału radiowego. EPR wydłużonych obiektów cylindrycznych jest normalizowany do ich długości (EPR liniowy, EPR na jednostkę długości). EPR obiektów rozmieszczonych w objętości (na przykład chmury deszczowej) jest normalizowany do objętości elementu rozdzielczości radaru (EPR / m3). RCS celów powierzchniowych (z reguły odcinek powierzchni ziemi) jest znormalizowany do obszaru elementu rozdzielczości radaru (EPR / m2). Innymi słowy, RCS rozproszonych obiektów zależy od wymiarów liniowych określonego elementu rozdzielczości konkretnego radaru, które zależą od odległości radaru od obiektu.

EPR można zdefiniować następująco (definicja jest równoważna podanej na początku artykułu):

Efektywny obszar rozpraszania(dla sygnału radiowego sondującego harmoniczne) - stosunek mocy emisji radiowej równoważnego źródła izotropowego (tworzącego w punkcie obserwacji taką samą gęstość strumienia mocy emisji radiowej jak napromieniowany rozpraszacz) do gęstości strumienia mocy (W/m2) .) sondującej emisji radiowej w miejscu rozpraszacza.

RCS zależy od kierunku od rozpraszacza do źródła sondującego sygnału radiowego oraz od kierunku do punktu obserwacyjnego. Ponieważ kierunki te mogą nie pokrywać się (w ogólnym przypadku źródło sygnału sondującego i punkt rejestracji pola rozproszonego są oddzielone w przestrzeni), wówczas wyznaczony w ten sposób RCS nazywa się bistatyczny EPR (dwupozycyjny EPR, Język angielski bistatyczny RCS).

Diagram rozproszenia wstecznego(DOR, monostatyczny EPR, jednopozycyjny EPR, Język angielski monostatyczny RCS, RCS rozpraszający wstecznie) to wartość RCS, gdy kierunki od rozpraszacza do źródła sygnału sondującego i do punktu obserwacyjnego są zbieżne. EPR jest często rozumiany jako jego szczególny przypadek - monostatyczny EPR, czyli DOR (pojęcia EPR i DOR są mieszane) ze względu na małą popularność radarów bistatycznych (wielopozycyjnych) (w porównaniu do tradycyjnych radarów monostatycznych wyposażonych w pojedynczy transceiver) antena). Należy jednak rozróżnić EPR(θ, φ; θ 0, φ 0) i DOR(θ, φ) = EPR(θ, φ; θ 0 = θ, φ 0 = φ), gdzie θ, φ jest kierunkiem do punktu rejestracji pola rozproszonego; θ 0 , φ 0 - kierunek do źródła fali sondującej (θ, φ, θ 0 , φ 0 - kąty sferycznego układu współrzędnych, którego początek pokrywa się z dyfuzorem).

W ogólnym przypadku dla sondującej fali elektromagnetycznej o nieharmonicznej zależności od czasu (szerokopasmowy sygnał sondujący w sensie czasoprzestrzennym) efektywny obszar rozpraszania jest stosunkiem energii równoważnego źródła izotropowego do gęstości strumienia energii (J/m2) sondującej emisji radiowej w miejscu rozpraszacza.

Obliczenia EPR

Rozważ odbicie fali padającej na izotropowo odbijającą powierzchnię o powierzchni równej RCS. Moc odbita od takiego celu jest iloczynem RCS i gęstości padającego strumienia mocy:

gdzie jest RCS celu, jest gęstością strumienia mocy fali padającej o danej polaryzacji w lokalizacji docelowej, jest mocą odbitą przez cel.

Z drugiej strony moc promieniowana izotropowo

Lub, korzystając z natężenia pola fali padającej i fali odbitej:

Moc wejściowa odbiornika:

gdzie jest efektywny obszar anteny.

Możliwe jest określenie strumienia mocy fali padającej na podstawie mocy wypromieniowanej i kierunkowości anteny D dla danego kierunku promieniowania.

Gdzie .

Zatem,

. (9)

Fizyczne znaczenie epr

EPR ma wymiar pola [ m²], Ale nie jest obszarem geometrycznym(!), ale jest charakterystyką energetyczną, czyli określa wielkość mocy odbieranego sygnału.

RCS celu nie zależy od intensywności emitowanej fali ani od odległości stacji od celu. Każde zwiększenie prowadzi do proporcjonalnego wzrostu, a ich stosunek we wzorze nie ulega zmianie. Przy zmianie odległości radaru od celu współczynnik zmienia się odwrotnie, a wartość RCS pozostaje niezmieniona.

EPR wspólnych celów punktowych

wypukła powierzchnia

Pole z całej powierzchni S jest określona przez całkę. Należy określić mi 2 i nastawienie w danej odległości do celu...

Gdzie k- numer fali.

1) Jeśli obiekt jest mały, odległość i pole padającej fali można uznać za niezmienione.

2) Odległość R można traktować jako sumę odległości do celu i odległości w obrębie celu:


,

,

płaski talerz

Powierzchnia płaska jest szczególnym przypadkiem zakrzywionej powierzchni wypukłej.

Odblask narożny

Odblask narożny- urządzenie w kształcie prostokątnego czworościanu z wzajemnie prostopadłymi płaszczyznami odblaskowymi. Promieniowanie wpadające do odbłyśnika narożnego jest odbijane w dokładnie przeciwnym kierunku.

Trójkątny

W przypadku zastosowania odbłyśnika narożnego o trójkątnych powierzchniach należy zastosować EPR

plewy

Plewy służą do tworzenia pasywnych zakłóceń w działaniu radaru.

Wartość RCS reflektora dipolowego generalnie zależy od kąta obserwacji, jednak RCS dla wszystkich kątów:

Plewy służą do maskowania celów powietrznych i terenu, a także pasywnych latarni radarowych.

Sektor odbicia plew wynosi ~70°

Słowa kluczowe

EFEKTYWNA POWIERZCHNIA ROZPRASZAJĄCA / OBIEKT BALISTYCZNY / REFLEKTOR RADAROWY/ EFEKTYWNE ROZPROSZENIE POWIERZCHNIOWE / OBIEKT BALISTYCZNY / REFLEKTOR RADAROWY

adnotacja artykuł naukowy z zakresu elektrotechniki, elektrotechniki, informatyki, autor pracy naukowej - Akinshin Ruslan Nikolaevich, Bortnikov Andrey Alexandrovich, Tsybin Stanisław Michajłowicz, Mamon Jurij Iwanowicz, Minakow Jewgienij Iwanowicz

Aby obniżyć koszty pełnoskalowych testów właściwości odblaskowych symulatorów obiekty balistyczne(BO) celowe jest opracowanie modelu i algorytmu obliczania takich obiektów radarowych. Jako symulator obiekty balistyczne wybrany został kompleks reflektor radarowy, wykonany z bezstratnego dielektryka w postaci sferycznej soczewki Luneberga pokrytej stopem o wysokiej przewodności elektrycznej, a także stożka ściętego, dysku i elementów cylindrycznych. Zaproponowano etapy wariantu apertury odbicia od wewnętrznej powierzchni soczewki Luneberga. Opracowano fizyczny model odbicia od elementów konstrukcyjnych oraz technikę modelowania z algorytmem obliczeniowym efektywna powierzchnia rozpraszająca. Algorytm obliczania rezonansu efektywna powierzchnia rozpraszająca obiekty balistyczne. Algorytm ten przedstawiono w formie graficznej. Przedstawiono interfejs kompleksu komputerowego. Jako symulator obiekt balistyczny wybrane trudne reflektor radarowy, wykonany z bezstratnego dielektryka w postaci kuli pokrytej stopem o wysokiej przewodności, a także stożka ściętego, dysku i elementów cylindrycznych. Wskaźniki porównawcze symulatora przedstawiono graficznie obiekty balistyczne. Wnioski wynikają z analizy porównawczej wyników pomiarów w warunkach naturalnych oraz wyników modelowania. Podano przykłady obliczeń numerycznych RCS głowicy symulatora BO ze zwiększonym RCS i zwiększonym widokiem pod każdym kątem. Badano warianty głowic bojowych symulatora BO ze zwiększonym EPR i zwiększonym polem widzenia pod każdym kątem z optymalnym rozmieszczeniem dielektrycznego reflektora radarowego oraz bloku narożnego z przekrojowym rozmieszczeniem reflektorów dielektrycznych.

Powiązane tematy prace naukowe z zakresu elektrotechniki, elektrotechniki, informatyki, autor prac naukowych - Akinshin Ruslan Nikolaevich, Bortnikov Andrey Alexandrovich, Tsybin Stanisław Michajłowicz, Mamon Jurij Iwanowicz, Minakow Jewgienij Iwanowicz

Radar w obecności zakłóceń pasywnych wykorzystujący spolaryzowane fale elektromagnetyczne i analizę promieniowania rozproszonego
2012 / Yatsyshen Valery Wasiljewicz, Gordeev Aleksiej Juriewicz
Zwiększanie kontrastu radarowego celów naziemnych przy pełnym sondowaniu polaryzacyjnym
2018 / Akinshin Oleg Nikołajewicz, Rumyantsev Władimir Lwowicz, Peteshov Andrey Viktorovich
Wyniki symulacji tłumienia plamek w radarze z syntetyczną aperturą
2019 / Akinshin Rusłan Nikołajewicz, Rumyantsev Władimir Lwowicz, Peteshov Andrey Viktorovich
Symulator sygnału przekaźnikowego do testowania działania pokładowych systemów i urządzeń radarowych
2019 / Bokov Aleksander Siergiejewicz, Ważenin Władimir Grigoriewicz, Iofin Aleksander Aronowicz, Mukhin Władimir Witalijewicz
Zastosowanie powłok pochłaniających promieniowanie radiowe w celu zmniejszenia efektywnej powierzchni rozpraszającej
2015 / Wachitow Maksym Grigoriewicz
Twierdzenie o równoważności Kella w radarze
2014 / Kozłow Anatolij Iwanowicz, Tatarinow Wiktor Nikołajewicz, Tatarinow Siergiej Wiktorowicz, Pepelyaev Aleksander Władimirowicz
Statystyczny układ reflektorów na gładkiej powierzchni jako model morskiego celu radarowego
2017 / Andreev Aleksander Juriewicz
Radarowy system wyszukiwania statków ratowniczych z wykorzystaniem reflektorów sferycznych
2015 / Bazhenov Anatolij Wiaczesławowicz, Malygin Siergiej Władimirowicz
Rozwiązanie problemu odwrotnego rozpraszania i odtworzenie kształtu obiektu ze struktury pola odbitej fali elektromagnetycznej
2018 / Kozłow Anatolij Iwanowicz, Masłow Wiktor Juriewicz
Model funkcji korelacji krzyżowej macierzy sygnałów wektorowych sondujących i odbitych dla projektu koncepcyjnego pokładowego radaru z syntetyczną aperturą
2019 / Akinshin Ruslan Nikolaevich, Esikov Oleg Vitalievich, Zatuchny Dmitry Alexandrovich, Peteshov Andrey Viktorovich

Aby obniżyć koszty badań terenowych właściwości odbiciowych symulatorów obiektów balistycznych (BO), wskazane jest opracowanie modelu i algorytmu obliczania efektywnego rozpraszania powierzchniowego obiektów radarowych. Jako symulator obiektów balistycznych wybrano złożony reflektor radarowy, wykonany z bezstratnego dielektryka. Wygląda jak sferyczna soczewka Luneburga z powłoką ze stopu o wysokiej przewodności, a także ze ściętym stożkiem, dyskiem i elementami cylindrycznymi. Zaproponowano etapy apertury w wersji odbicia od wewnętrznej powierzchni soczewki Luneburga. Opracowano fizyczny model refleksji nad elementami konstrukcji oraz technikę modelowania wraz z algorytmem obliczeniowym efektywnego rozpraszania powierzchniowego. Opracowano algorytm obliczania efektywnego rozpraszania rezonansowego obiektów balistycznych na powierzchni. Algorytm ten przedstawiono w formie graficznej. Przedstawiono interfejs kompleksu obliczeniowego. Jako symulator obiektu balistycznego wybraliśmy złożony reflektor radarowy, zbudowany z bezstratnej kuli dielektrycznej pokrytej powłoką stopu o wysokiej przewodności oraz ze ściętego stożka, dysku i elementów cylindrycznych. Zaprezentowano wskaźniki porównawcze symulatora obiektów balistycznych. Wyciągnięto wnioski z analizy porównawczej wyników pomiarów in situ i wyników modelowania. Podano przykłady obliczeń numerycznych ESR części czołowej symulatora BO ze zwiększonym ESR i powiększonym widokiem we wszystkich aspektach. Analizowano opcje części głowicy symulatora BO o zwiększonej ESR i zwiększonym widoku we wszystkich aspektach z optymalnym rozmieszczeniem dielektrycznego reflektora radarowego oraz jednostki narożnej z przekrojowym rozmieszczeniem reflektorów dielektrycznych.

Tekst pracy naukowej na temat „Model i algorytm obliczania efektywnego obszaru rozpraszania symulatora obiektu radarowego”

Tom. 20, nie. 06.2017

INŻYNIERIA RADIOWA I KOMUNIKACJA

UDC 621.396.96

DOI: 10.26467/2079-0619-2017-20-6-141-151

MODEL I ALGORYTM OBLICZANIA EFEKTYWNEGO POWIERZCHNI ROZPROSZENIA SYMULATORA OBIEKTÓW RADAROWYCH

R.N. Akinshin1, AA BORTNIKOV2, S.M. TSYBIN2, Yu.I. MAMON2, E.I. MINAKOW3

1 Sekcja Problemów Stosowanych, Rosyjska Akademia Nauk, Moskwa, Rosja, 2 Centralne Biuro Projektowe Inżynierii Aparatury, Tuła, Rosja 3 Uniwersytet Państwowy w Tule, Tuła, Rosja

Aby obniżyć koszty pełnoskalowych badań właściwości odblaskowych symulatorów obiektów balistycznych (BO), wskazane jest opracowanie modelu i algorytmu obliczania efektywnej powierzchni rozpraszania takich obiektów radarowych. Jako symulator obiektów balistycznych wybrano złożony reflektor radarowy składający się z bezstratnego dielektryka w postaci sferycznej soczewki Luneberga pokrytej stopem o wysokiej przewodności elektrycznej, a także ściętego stożka, dysku i elementów cylindrycznych. Zaproponowano etapy wariantu apertury odbicia od wewnętrznej powierzchni soczewki Luneberga. Opracowano fizyczny model odbicia od elementów konstrukcyjnych oraz technikę modelowania wraz z algorytmem obliczania efektywnej powierzchni rozpraszającej. Opracowano algorytm obliczania rezonansowej efektywnej powierzchni rozpraszającej obiektów balistycznych. Algorytm ten przedstawiono w formie graficznej. Przedstawiono interfejs kompleksu komputerowego. Jako symulator obiektu balistycznego wybrano złożony reflektor radarowy wykonany z bezstratnego dielektryka w postaci kuli pokrytej stopem o wysokiej przewodności elektrycznej, stożka ściętego, dysku i elementów cylindrycznych. Wskaźniki porównawcze symulatora obiektów balistycznych przedstawiono graficznie. Wnioski wynikają z analizy porównawczej wyników pomiarów w warunkach naturalnych oraz wyników modelowania. Podano przykłady obliczeń numerycznych RCS głowicy symulatora BO ze zwiększonym RCS i zwiększonym widokiem pod każdym kątem. Badano warianty głowic bojowych symulatora BO ze zwiększonym EPR i zwiększonym polem widzenia pod każdym kątem z optymalnym rozmieszczeniem dielektrycznego reflektora radarowego oraz bloku narożnego z przekrojowym rozmieszczeniem reflektorów dielektrycznych.

Słowa kluczowe: efektywna powierzchnia rozpraszająca, obiekt balistyczny, reflektor radarowy.

WSTĘP

Wersja aperturowa odbicia od wewnętrznej powierzchni soczewki Luneberga w ograniczonej objętości modelu obiektu balistycznego, uwzględniająca polaryzację fali padającej i współczynnik bezstratnej transmisji przez dielektryk, obejmuje kilka etapów.

ETAPY WARIANTU PRZYSŁONY ODBICIA OD POWIERZCHNI WEWNĘTRZNEJ

W pierwszym etapie fala napływa na powierzchnię dielektrycznej kuli R o gęstości strumienia S i długości fali X ze stacji radarowej (RLS), w wyniku czego fala ulega polaryzacji i odchyla się od normalnej do powierzchni n pod kątem t.

Wysokie technologie lotnicze Ovil

Tom. 20, nie. 06.2017

Maksymalne napięcie E t w soczewce powstaje na granicy przejścia od ośrodka powietrznego do dielektryka, co tłumaczy się spadkiem oporu falowego ośrodka dielektrycznego.

Drugi etap rozpoczyna się od momentu przejścia przez strefę dielektryczną 2R = 4, e = 3, 5 = 0,001 i wiąże się ze spadkiem składowej spójnej wytrzymałości.

Trzeci etap rozpoczyna się od momentu opadnięcia na wewnętrzną powierzchnię kuli o kącie środkowym φ = 1800, R = 50 mm i grubości powłoki 5 = 6 µm, gdzie powierzchnia styku dielektryk-metal staje się wtórnym źródłem promieniowania (ryc. 1).

Rozpraszanie z BO opisuje układ powtarzających się równań różniczkowych dla niespójnego pola radarowego.

dch(f) 1 frY ... j .

1 - I h0 (f) = keF,

dCh (f) + 1 fa Г ] 4 (f) = 0,

df2 4k neg (lJ Y J

mi 2 Ei (r) , Y N0 E0 (r) =

dg2 vC J X tg ^disl

mi 2 E0 (r) , fl N0 E0 (r) =

dg2 1 C J X tg olej napędowy

d(p 1P e) dE (f, r)

| 0 - wewnątrz wnęki, Ii - na zewnątrz;

gdzie n jest liczbą elementów.

Ryż. Rys. 1. Przejście wiązki w sferycznej soczewce Luneberga 1. Przejście wiązki w soczewce sferycznej Lyuneberga

Tom. 20, nie. 06.2017

Wysokie technologie lotnicze Oivil

Warunki brzegowe na powierzchni z powietrzem

a (E.-E „) \u003d -T1G „(3)

gdzie a jest przewodnością środowiska; Ex - napięcie na x; E3 - napięcie na powierzchni £; x - właściwy współczynnik przewodności elektrycznej.

Warunki brzegowe na powierzchni BS kontaktu pola radarowego z warstwami konstrukcji

I (E0 - E1) = -x dE, (4)

gdzie 5 to głębokość wnikania fali w metal; E0 – składowa spójna natężenia; E1 - niespójny składnik napięcia; x - właściwy współczynnik przewodności elektrycznej w warstwie; E jest całkowitą spójną i niespójną składową natężenia pola.

Warunki brzegowe dla soczewki EPR w punkcie 00

A! (0) = n(R + R)2 ctr, (5)

gdzie R1 jest promieniem przedniej półkuli soczewki; I 2 - promień tylnej półkuli soczewki; kotr - współczynnik odbicia od powierzchni soczewki.

Warunki brzegowe dla dysku przy 3600

a (3600) = n(Yadn) kotr, (6)

gdzie jestem - dolny promień; do neg. - współczynnik odbicia od dołu. Warunki promieniowania dla prawej strony układu (1), (2)

Pole radarowe reprezentujemy w formie

E \u003d [s] (E) \u003d | ^, N, Kk ] \u003d<

E0 + Ei E0 + Ei E0 + E1

gdzie N, N, Nk - funkcja kształtu w węzłach elementów skończonych (FE).

Opis matematyczny rozpatrywanych procesów przedstawiono za pomocą układu dwóch powiązanych ze sobą funkcjonałów:

Funkcjonalność straty Фп (Е(г));

Funkcjonał rozpraszania Φ (a(r)). Zapiszmy funkcjonał straty dla problemu w postaci

CM1 Aulayop High Technologies f "=/12 2

Część 1. 20, nr 0. 06.2017

4p/a(E7 - Ex)c1£

- / O (E0 - Ex) + / k (1 - dt,

gdzie E1 jest siłą pola niespójnego; Eo - natężenie pola spójnego; r - współrzędna promieniowa; x - współczynnik przewodności właściwej; в± - przenikalność dielektryczna; ^01 - natężenie pola; k - współczynnik skalowania; yo jest współczynnikiem przenikania przez dielektryk; N0 - współczynnik załamania światła; bp - współczynnik straty.

Zapiszmy funkcjonał rozpraszający w postaci

4żkogo /F1

e(E12 + Eo2/E1)(C08ff 7 + 8Shff)

gdzie 1 - pole niespójne EPR; a0 - EPR pola spójnego; f1 - współrzędna kątowa; k0 - współczynnik interferencji; Ф1 - funkcja powierzchni jednostkowej; kotr - współczynnik odbicia; Emax - maksymalna siła pola; f| jest kątem polaryzacji fali.

Wykorzystując dobrze znane zależności metody elementów skończonych dla (9) i (10), można wyznaczyć równania macierzowe.

Macierz przewodności ma postać

[k1] \u003d \ x [cal] [In]

gdzie x jest współczynnikiem przewodności;

[B]t jest transponowaną macierzą gradientu funkcji kształtu; 1£ - powierzchnia CE z powłoką. Macierz odbicia ma postać

K 2 \u003d / Kotr N

gdzie kotr - współczynnik odbicia; N jest transponowaną macierzą funkcji kształtu; 82 - przez -

powierzchnia CE.

Macierz transmisji ma postać

K3 \u003d R01 / y 0kMg W£3,

gdzie y0 jest współczynnikiem przenikania przez dielektryk; k - współczynnik skalowania; ^ 01 - natężenie pola wypromieniowanego ze źródła pierwotnego; 3 £ - powierzchnia CE dla dielektryka.

Tom. 20, W. 06, 2017

Macierz załamania ma postać

gdzie Yu jest częstotliwością promieniowania wtórnego; c jest prędkością światła; 5o - powierzchnia CE źródła wtórnego.

Na koniec napiszmy macierz rozpraszania w postaci

Kp = przy U(kr) V02 (K1 + K0 - K2 + K3

gdzie am jest asymptotą EPR; u(kg) to funkcja rozpraszania energii; Vo jest funkcją tłumienia elementów rozpraszających.

Rekurencyjne układy macierzowe dla pola radarowego z warunkami brzegowymi można zapisać jako

K "faH;, K1(E1)+K0(E0)=f; K (CTl) = 0, K1(E) + K0(E0) = 0,

fen = f NT (1 - q01)kQdV,

Tutaj P0 jest oporem falowym powietrza; k - współczynnik interferencji; 1£ - przepływ mocy ze źródła wtórnego (soczewki); qol to natężenie pola wypromieniowanego ze źródła pierwotnego (radaru); n jest odległością graniczną do soczewki; r11 to odległość wzdłuż apertury BO z soczewką; φ jest kątem napromieniowania BO; Et - maksymalne natężenie pola z radaru; d0 jest stałą dielektryczną powietrza; /a0 - przenikalność magnetyczna powietrza.

ALGORYTM OBLICZANIA EFEKTYWNEGO POWIERZCHNI ROZPROSZENIA REZONANSOWEGO

Algorytm obliczania rezonansowego EPR BO pokazano na ryc. 2.

Do obliczenia rezonansowego RCS niejednorodnych struktur BO zaimplementowany jest interfejs składający się z trzech paneli, w pierwszym wizualizowany jest BO, w drugim zaimplementowany jest zestaw parametrów geometrycznych i radarowych, w trzecim tabele tabelarycznych wartości wyników pomiarów doświadczalnych i aktualnych wartości wyników obliczeń oraz wykresy zależności (ryc. 3).

Wskaźniki porównawcze BO, które służą do oszacowania prawdopodobieństwa wykrycia, liczby symulatorów BO podczas testów, pokazano na ryc. 4. Numery wskaźników odpowiadają: 1 - z odbłyśnikiem sferycznym (w warunkach bezechowych); 2. odbłyśnik 1 i blok odbłyśników narożnych (w warunkach bezechowych); 3 - odbłyśnik 1 i blok odblasków narożnych (w warunkach naturalnych).

Wysokie Technologie Lotnictwa Cywilnego

Tom. 20, nie. 06.2017

Współrzędna przekroju osiowego

Śr<>M)_

Długość FE lub FE od początku (mm)

Centralny uhp w planie Ü (zpaö)

Grubość powłoki & _(µm)_

Smoła powłokowa h

Liczba warstw i

Przewodność % (1 /s)

■ty-przejście, intensywne stb. ui?TpaHt.

Fachowcy z Kozfa

JVo-refrakcja Ki-interferencja

K – skalowanie, Ii – straty

1. Wprowadzanie parametrów zmiennych

Częstotliwość Stopień F fali - 3. (cas)% tajstr anteny - D (aï)

U. Obliczanie dpl macierzy FE i r-prop. częstotliwości

1U. Objaśnienie macierzy FE i -m-prop. częstotliwości

B. Wybór EPR z tabup. patka. I

14. |sh-a|<5 i

13. Matryce systemowe szepczą!*

11. Włączenie KEiSE do systemu

3. Obliczanie psrameproe: DND, wydajność - g EPR \ suzazhnost - Q Vq L&

tfl, joi^enz

Współrzędna przekroju osiowego

Współrzędna przekroju osiowego _DlS-mm)_

Długość FE lub SE (cel)

Ciężar właściwy lub masa (kg / m?), (kg)

Generowanie zbioru skończonych impulsów

Nałożenie siatki ES lub jej pogrubienie

Uwzględnienie dodatkowych warunków

Powierzchnie pojedyncze i normalne. funkc. F1 i F^

15. Wyprowadzanie wyników

12. Uwzględnianie warunków brzegowych

Ryż. Rys. 2. Algorytm obliczania rezonansowego EPR BO 2. Algorytm obliczania rezonansowego EPR BO

J 50 Ptt"*.- 1"

Dh-1+n TlillWJi

| 30 Rshr * „« | ÖJ YAGCHmn

GddtrL.ii |30 PjWTprp.ifrt |s0

SMH# [EOO |ZBYT m

Wyświetlanie informacji wtórnych

Tabelaryczny wskaźnik rozproszenia EPR

EPR.m2 1,35 0,2 0,19

Wskaźnik rozproszenia EPR

Tryby pracy radaru

6 | 7 | 8 | 3 | 1P[

10,007 |a04 |0,02 |0,02

G Wizjer G 0....3G0 G 0...90

Z Impulsem G One. Grupa C~.

100 150 200 250 300 350

Parametry radaru

Częstotliwość, GHz | 10

Długość fali, cm godz

Otwór.m2 10,046

Ryż. Rys. 3. Interfejs kompleksu komputerowego: a - wizualizacja BO; b - parametry geometryczne i radarowe; c - tabele tabelarycznych wartości wyników pomiarów doświadczalnych i aktualnych wartości wyników obliczeń 3. Interfejs systemu komputerowego: a) wizualizacja BO; b) parametry geometryczne i radarowe; c) tabele tabelarycznych wartości wyników pobrań eksperymentalnych i aktualnych wartości wyników obliczeń

Tom. 20, nie. 06.2017

Wysokie technologie lotnicze Ovil

Ryż. Rys. 4. Wskaźniki porównawcze symulatora BO 4. Porównawcza indikatrisa symulatora BO

Z analizy porównawczej wyników pomiarów w warunkach naturalnych oraz wyników symulacji wynika, że błąd symulacji nie przekracza 3 dB.

W celu usprawnienia procesu kształtowania EPR BO, biorąc pod uwagę częstotliwość rezonansową, zmodyfikowano metodę równań parabolicznych. Modyfikacja polegała na wyznaczeniu obszaru efektywnego z uwzględnieniem rezonansu na układzie odbijającym radar (sferyczny reflektor dielektryczny i blok reflektorów narożnych). Jako metodę numeryczną wybrano metodę elementów skończonych (MES). Zakłada się, że model uwzględnia polaryzację fali oraz warunki bezechowe. Zastosowanie MES prowadzi do wydłużenia czasu obliczeń wraz ze zmniejszeniem wielkości elementów i wzrostem ich liczby, a mianowicie liczby przegród poprzecznych w bloku narożnym, przechodząc na zjawiska rezonansowe, co narzuca warunki rozwiązanie równań różniczkowych w pochodnych cząstkowych dla pola niespójnego równolegle || i prostopadle do L

kierunek promieniowania na układ det = 0 . Biorąc pod uwagę powyższe, obliczone i

zmierzone wskaźniki rozproszenia najlepiej zestawić w tabeli w taki sposób, aby krok kątowy był równy 10° i zmieniał się równomiernie od 0 do 3600, natomiast wartości amplitudy były wyprowadzane w taki sposób, że wygodnie było obliczyć współczynnik skalowania. Badania numeryczne EPR przeprowadzono z uwzględnieniem rezonansu według opracowanego modelu w zależności od kąta napromieniowania z owiewką z włókna szklanego i bez niej. Wyniki badań (rys. 4) pokazują, że RCS głowicy (HF) symulatora BO już znacznie wzrasta przy kątach napromieniania od 10 do 80°, a przy kątach napromieniania od 80 do 130° faktycznie osiągana jest wymagana wartość przez powłokę wysoce przewodzącą prąd elektryczny. Amplituda listków głównych przy kącie 90 i 270° wynosi odpowiednio 3,8 m2 bez bloku narożnego, a przy kącie naświetlania 0° wynosi odpowiednio 2 m2 i odpowiednio bez bloku 1,35 m2.

Biuletyn Naukowy MSTU GA_Tom 20, nr 06, 2017

Wysokie technologie lotnictwa cywilnego, tom. 20, nie. 06.2017

Aproksymujące wielomiany wskaźnika EPR symulatora BO uzyskane z eksperymentu i obliczone na podstawie opracowanego modelu przedstawiono w tabeli. 1 i 2.

Tabela 1

1°-4° 81° 6r 4m - 0,0007c3m + 0,0206r2m + °.2611rm + 1,35;

2 4°-9° 51°-6st4t - 0,0013a3t + 0,121 g2t + 4,8181 gt + 71,42;

3 9°-13° 110-5r4 t - 0,0063 g3t + 1,071 g2 t - 80,487gt + 2261,5;

4 13°-17° -110 5g 4t + 0,0072s3t - 1,5851 g2t + 154,39st - 5619,7;

5 17°-19° -0,0057g2t + 2,059gt - 185,07;

6 19°-23° -910-6s4t + 0,0079g3t - 2,527s2t + 359,62gt - 19149;

7 23°-26° -910-7s4t + 0,0008g3t - 0,28g2t + 44,532gt - 2581,6;

8 26°-28° -0,026g2t + 14,036gt - 1891,4;

9 28°-31° 0,0009g2t - 0,5557gt + 82,653;

1° 31°-34° 0,0017g2 t - 1,1205 gt + 185,07;

11 34°-36° 1.0252 GT + 1.1819;

Tabela 2

Lp. Kierunek kąta, stopnie Wielomiany przybliżone (obwiednia) gt, m2

1°-4° 210-6r4 t - 0,0001 g3t + 0,0012r2 t + °,0°19gt - 1,39;

2 4°-9° 110-5r4 t - 0,0025 g3t + 0,2352 g2 t - 9,6315 gt + 145,52;

3 9°-13° -2 105 g4 t + 0,0109 g3t - 1,8145 g2 t + 132,81 gt + 3613

4 13°-17° -6 1°-6g4t + 0,0038g3t - 0,8712g2t + 89,711 gt - 3456,7

5 17°-19° -8 10-6 gt + 1,47

6 19° -23° -310" 6g4 t - 0,0024 g3t + 0,7664 g2 t - 1° 8,22gt + 5721,8

7 23°-26° -210"4g4 t - 0,1773 g2 t + 42,728 gt + 3433,3

8 26°-28° -0,0139g2t + 7,6375gt - 1042,7

9 28°-31° 0,0052g2t - 3,1304gt + 470,82

1° 31°-34° 0,0034g2t - 2,1686gt + 345,6

11 34°-36° 1,39

W wyniku analizy danych zawartych w tabelach stwierdzono, że EPR HF symulatora BO przy współczynniku przewodności właściwej wynoszącym 5,2 · 10-17 1/s:

Według opracowanego modelu ai = 1,428 m2;

Z eksperymentu wynika, że aP = 1,78 m2.

Tom. 20, nie. 06.2017

Wysokie Technologie Lotnictwa Cywilnego

Aby uzyskać wartości liczbowe EPR HF symulatora BO opracowanego modelu bez uwzględnienia owiewki, należy wziąć pod uwagę współczynnik transmisji przez owiewkę z włókna szklanego, który wynosi 3.

Jest to konsekwencja zwiększonych wymagań technicznych dotyczących przezroczystości radiowej owiewki z włókna szklanego. Należy pamiętać, że wszystkie pokazane wskaźniki są obrócone o kąt 900, a oprogramowanie przewiduje możliwość obracania wskaźników o kąt 90, 180 i 2700. Z tych rysunków wynika również, że RCS symulatora HF z owiewką i bez niej mają podobny kształt i amplitudę.

Jako symulator obiektu balistycznego wybrano złożony reflektor radarowy wykonany z bezstratnego dielektryka w postaci kuli pokrytej stopem o wysokiej przewodności elektrycznej, stożka ściętego, dysku i elementów cylindrycznych. Wskaźniki porównawcze symulatora obiektów balistycznych przedstawiono graficznie.

Podano przykłady obliczeń numerycznych RCS HF symulatora BO ze zwiększonym RCS i zwiększonym widokiem pod każdym kątem, obliczenia wykazały wysoką dokładność metody, która nie przekracza 1-5%. Wyznaczono obliczone wskaźniki EPR wariantów HF symulatora BO.

Zgodnie z wynikami zbadano warianty głowicy symulatora BO o podwyższonym RCS i zwiększonym widoczności we wszystkich kątach przy optymalnym rozmieszczeniu dielektrycznego reflektora radarowego oraz bloku narożnego z przekrojowym rozmieszczeniem reflektorów dielektrycznych, wykazano, że Widok pod każdym kątem symulatora BO zwiększa się 2 razy, a RCS GS zwiększa się 4 razy. Wynik ten zależy od charakterystyki materiału dielektrycznego i włókna szklanego, z których wynika, że częstotliwość rezonansowa wynosi 10-14 GHz, przy grubości powłoki wysoce przewodzącej wynoszącej od 6 do 9 mikronów na powierzchni reflektora dielektrycznego i 15-20 mikronów na powierzchniach bloku narożnego.

BIBLIOGRAFIA

1. Systemy radioelektroniczne. Podstawy konstrukcji i teorii: podręcznik / wyd. I. Shirmana. M.: CJSC „Makvis”, 1998. 825 s.

2. Stager E.A. Rozpraszanie fal radiowych na ciałach o skomplikowanych kształtach. Moskwa: Radio i komunikacja, 1986. 183 s.

3. Makarovets N.A., Sebyakin A.Yu. Pomiar efektywnej powierzchni rozpraszania części czołowej symulatora celu powietrznego // Zbiór abstraktów XXIV sesji naukowej poświęconej Dniu Radia. Tuła: TulGU, 2006, s. 176-179.

5. Taflove A., Hagness S. Elektrodynamika obliczeniowa: Metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu, NY, Artech House, 2000, 467 s.

6. Gibbson D. Metoda momentów w elektromagnetyce. NY, Chapman & Hall CRC, 2008, 594 s.

7. Ufimtsev P.Ya. Podstawy fizycznej teorii dyfrakcji. M.: Binom, 2009. 352 s.

8. Radar milimetrowy: metody wykrywania i naprowadzania w warunkach zakłóceń naturalnych i zorganizowanych / A.B. Borzov [i dr.]. M.: Radiotehnika, 2010. 376 s.

9. Metody syntezy modeli geometrycznych złożonych obiektów radarowych / A.B. Borzov [i in.] // Fale elektromagnetyczne i układy elektroniczne. 2003. V. 8. nr 5. S. 55-63.

10. Antifeev V.N., Borzov A.B., Suchkov V.B. Modele fizyczne radarowych pól błądzących obiektów o skomplikowanych kształtach. M.: Wydawnictwo MSTU im. NE Bauman, 2003. 61 s.

11. ^bak VO Reflektory radarowe. M.: Radio świeckie. 1975. 244 s.

Wysokie Technologie Lotnictwa Cywilnego

Tom. 20, nie. 06.2017

12. Meizels E.N., ToproBaHoB V.A. Pomiar charakterystyki rozpraszania celów radarowych. Moskwa: radio radzieckie. 1972. 232 s.

13. Teoretyczne i eksperymentalne badania charakterystyk polaryzacyjnych dwuściennych i trójściennych struktur wklęsłych / A.B. Borzov [i in.] // Fale elektromagnetyczne i układy elektroniczne. 2010. V. 15. nr 7. S. 27-40.

14. Wykrywanie grupowego celu powietrznego za pomocą szumu kątowego / N.S. Akinshin, EA Amirbekov, R.P. Bystrow, A.V. Chomyakow // Inżynieria radiowa, 2014. nr 12. s. 70-76.

Akinshin Ruslan Nikolaevich, doktor nauk technicznych, profesor nadzwyczajny, wiodący badacz, SPP RAS, [e-mail chroniony].

Bortnikov Andrey Alexandrovich, główny inżynier JSC „TsKBA”, [e-mail chroniony].

Cybin Stanisław Michajłowicz, główny inżynier JSC „CBA”, [e-mail chroniony].

Mamon Jurij Iwanowicz, doktor nauk technicznych, główny specjalista TsKBA SA, [e-mail chroniony].

Minakow Jewgienij Iwanowicz, doktor nauk technicznych, profesor nadzwyczajny, profesor Uniwersytetu Państwowego w Tule, [e-mail chroniony].

MODEL I ALGORYTM OBLICZANIA EFEKTYWNEGO KWADRATÓW ROZPROSZENIA OBIEKTU RADAROWEGO SYMULATORA

Ruslan N. Akinshin1, Andrey A. Bortnikov2, Stanislav M. Tsibin2, Yuri I. Mamon2, Evgenii I. Minakov3

1SSP RAS, Moskwa, Rosja 2CDBAE, Tuła, Rosja 3Tula State University, Tuła, Rosja

W związku z tym należy obniżyć koszty badań terenowych właściwości odbiciowych symulatorów obiektów balistycznych (BO), wskazane jest opracowanie modelu i algorytmu obliczania efektywnego rozpraszania powierzchniowego obiektów radarowych. Jako symulator obiektów balistycznych wybrano złożony reflektor radarowy, wykonany z bezstratnego dielektryka. Wygląda jak sferyczna soczewka Luneburga z powłoką ze stopu o wysokiej przewodności, a także ze ściętym stożkiem, dyskiem i elementami cylindrycznymi. Zaproponowano etapy apertury w wersji odbicia od wewnętrznej powierzchni soczewki Luneburga. Opracowano fizyczny model refleksji nad elementami konstrukcji oraz technikę modelowania wraz z algorytmem obliczeniowym efektywnego rozpraszania powierzchniowego. Opracowano algorytm obliczania efektywnego rozpraszania rezonansowego obiektów balistycznych na powierzchni. Algorytm ten przedstawiono w formie graficznej. Przedstawiono interfejs kompleksu obliczeniowego. Jako symulator obiektu balistycznego wybraliśmy złożony reflektor radarowy, zbudowany z bezstratnej kuli dielektrycznej pokrytej powłoką stopu o wysokiej przewodności oraz ze ściętego stożka, dysku i elementów cylindrycznych. Zaprezentowano wskaźniki porównawcze symulatora obiektów balistycznych. Wyciągnięto wnioski z analizy porównawczej wyników pomiarów in situ i wyników modelowania. Podano przykłady obliczeń numerycznych ESR części czołowej symulatora BO ze zwiększonym ESR i powiększonym widokiem we wszystkich aspektach. Analizowano opcje części głowicy symulatora BO o zwiększonej ESR i zwiększonym widoku we wszystkich aspektach z optymalnym rozmieszczeniem dielektrycznego reflektora radarowego oraz jednostki narożnej z przekrojowym rozmieszczeniem reflektorów dielektrycznych.

Słowa kluczowe: efektywne rozpraszanie powierzchniowe, obiekt balistyczny, reflektor radarowy.

1. Systemy radioelektroniczne. Podstawowa konstrukcja. Książka referencyjna. M., Spółka Akcyjna „Makvis”, 1998, 825 s. (po angielsku)

Tom. 20, nie. 06.2017

Wysokie Technologie Lotnictwa Cywilnego

2-stopniowy EA Rasseyanie radiovoln na telach slozhnoy formy. M., Radio i komunikacja, 1986, 183 s. (po angielsku)

3. Makarovets N.A., Sebyakin A.Yu. Izmerenie effektivnoy ploschadi rasseyaniya golovnoy chasti imitatora vozdushnoy tseli. . Tuła, Uniwersytet Państwowy w Tule, 2006, s. 176-179. (po angielsku)

4 Sullivan DM Symulacja elektromagnetyczna metodą FDTD. NY, IEEE Press, 2000, 165 s.

5. Taflove A., Hagness S. Elektrodynamika obliczeniowa: metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu. NY, Artech House, 2000, 467 s.

6. Gibbson D. Metoda momentów w elektromagnetyce. NY, Chapman & Hall CRC, 2008, 594 s.

7. Ufimtsev P.Ya. Osnovy fizicheskoy theorii difraktsii. M., Binom, 2009, 352 s. (po angielsku)

8. Millimetrovaya radiolokatsiya: metody obnaruzheniya I navedeniya v usloviyah estestvennyh Zorganizowałem pomeh. A.B. Borzow. M., Radiotekhnika, 2010, 376 s. (po angielsku)

9. Metody sinteza geometryheskih modely slozhnyh radiolokatsionnyh ob "ektov. A.B. Borzov. Elektromagnitnye volny I elektronnye sistemy, 2003, nr 5, s. 55-63. (w języku rosyjskim)

10. Antifeyev V.N., Borzov A.B., Suchkov V.B. Fizicheskie modele radiolokatsionnyh poley rasseyaniya ob "ektov slozhnoy formy. M., MSTU n. N.E. Bauman, 2003, 61 s. (po rosyjsku)

11. Kobak V.O. Odbicia radiolokacyjne. M., Radio radzieckie, 1975, 244 s. (po angielsku)

12. Maisels E.N., Torgovanov V.A. Izmerenie harakteristik rasseyaniya radiolokatsionnyh tseley. M., Radio radzieckie, 1972, 232 s. (po angielsku)

13. Teoreticheskie i eksperymentalnye issledovaniya poliarizatsionnyh harakteristik dvugran-nyh struktur. Borzov A.B. . Elektromagnitnye volny i elektronnye sistemy. Radiotechnika, 2014, nr. 12, s. 70-76. (po angielsku)

INFORMACJE O AUTORACH

Ruslan N. Akinshin, doktor nauk technicznych, profesor nadzwyczajny, starszy pracownik naukowy SPP of RAS, [e-mail chroniony].

Andrey A. Bortnikov, główny inżynier JSC TsKBA, [e-mail chroniony].

Stanislav M. Tsibin, główny inżynier JSC TsKBA, [e-mail chroniony].

Yury I. Mamon, doktor nauk technicznych, główny specjalista JSC TsKBA, [e-mail chroniony].