淺析飛行器RCS近場測試技術(shù)及其應(yīng)用

劉 鋒

中國人民解放軍海軍某部裝備審價中心 北京 100071

引言

最近幾年,隨著我國對飛行器RCS近場測試技術(shù)應(yīng)用的不斷關(guān)注和重視,對飛行器RCS近場測試技術(shù)應(yīng)用提出了更高的要求,因此,關(guān)于飛行器RCS近場測試技術(shù)及其應(yīng)用方面的探討研究成為了航空工程行業(yè)關(guān)注的焦點。為了最大限度的提高飛行器RCS近場測試技術(shù)的應(yīng)用水平,我們一方面要認(rèn)清飛行器RCS近場測試技術(shù)在工程實際方面的現(xiàn)實問題,另一方面還要了解RCS近場測試技術(shù)在國外工程中的應(yīng)用案例,研究RCS近場測試技術(shù)在國內(nèi)工程應(yīng)用的現(xiàn)狀,總結(jié)飛行器RCS近場測試技術(shù)研究應(yīng)用給航空工程帶來的積極影響,有效促進航空工程工業(yè)的拓寬發(fā)展。

1 飛行器RCS近場測試技術(shù)在工程實際方面的現(xiàn)實問題

在應(yīng)用飛行器RCS近場測試技術(shù)的過程中,由于缺失雙站RCS 信息,導(dǎo)致其測試的數(shù)據(jù)與外場真實RCS測試的數(shù)據(jù)之間有明顯的誤差,這些誤差的存在,導(dǎo)致飛行器RCS近場測試技術(shù)在工程實踐面臨著很多現(xiàn)實問題,接下來從以下幾個方面入手,對面臨的實際應(yīng)用問題進行具體分析介紹。

1.1 相同目標(biāo)在不同支撐方式下測試結(jié)果的差異性問題 通常情況下,在對遠(yuǎn)場進行測試的過程中,需要采用金屬支架的方式將被測試的目標(biāo)物很好的支撐起來[1],而近場測試,為了不破壞被測飛機的內(nèi)部結(jié)構(gòu),需要利用真實可靠的裝備直接在室內(nèi)進行近場測試,這樣一來,就需要考慮并合理控制支撐方式給測試數(shù)據(jù)帶來的間接性影響。

1.2 相同目標(biāo)在遠(yuǎn)場與室內(nèi)近場條件下測試結(jié)果的差異性問題由于室外靜態(tài)測試場測試技術(shù)相對通用成熟,可以將環(huán)境因素對測試結(jié)果的間接性影響控制到最小,而RCS近場測試系統(tǒng)主要是在室內(nèi)工作和運行[2],因此為了提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性,需要相關(guān)研究人員對測試方法、數(shù)據(jù)處理方法和外在環(huán)境因素等對測試結(jié)果的影響進行綜合考慮。

1.3 散射中心類型的變化造成近、遠(yuǎn)場測試結(jié)果的差異性問題 由于近場掃描測試法具有非常大的缺點和局限性,因此,在運用RCS近場測試系統(tǒng)的過程中,其測試結(jié)果與外場相比,可能會產(chǎn)生很大的誤差,這樣一來,容易給后期的對比測試工作帶來不良的影響和挑戰(zhàn),這一問題一定要引起相關(guān)研究者的高度重視。

2 國外RCS近場測試技術(shù)應(yīng)用工程案例

隨著RCS近場測試技術(shù)的迅猛發(fā)展,一些西方國家如美國、南非等都加入了關(guān)于RCS近場測試技術(shù)的研究和應(yīng)用中,并且還開發(fā)出了規(guī)模龐大的近場測試設(shè)備,同時還將這些近場測試設(shè)備投入到了市場中,從而讓RCS近場測試真正的走向了市場化和實用化。從20世紀(jì)70年代到現(xiàn)在,美國一直致力于RCS近場測試技術(shù)的研究,同時將開發(fā)出來的RCS近場測試系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用到了隱身飛機和隱身無人機領(lǐng)域[3],大大提高了隱身飛機和隱身無人機的作戰(zhàn)效能和裝備的戰(zhàn)斗力。除此之外,對最大限度的提升作戰(zhàn)勝率起著不可估量的作用[4]。在進入21世紀(jì)后,為了最大限度的滿足隱身飛機雷達的測試需要,美國開始重視對RCS近場測試場的建設(shè),例如Howland公司為Lockheed Martin公司建設(shè)了F－15E RCS近場測試設(shè)施。除此之外,Lockheed Martin公司制造了F－22室內(nèi)近距離掃描RCS測試系統(tǒng),為驗證飛機在生產(chǎn)階段中的特征信號提供了很大的方便,同時應(yīng)用該系統(tǒng)進行RCS測試是美國飛機在向空軍交付之前需要進行的最重要的一次信號測試。

除了美國外,歐洲和南非國家也相繼研制出了RCS近場測試設(shè)施,其中意大利IDS公司提出的關(guān)于RCS近場測試設(shè)施的研制及測試方案,通過利用天線的平面掃描特性實現(xiàn)3D的成像,接著,通過對3D 成像的數(shù)據(jù)進行科學(xué)合理的修正,從而達到對遠(yuǎn)場目標(biāo)進行等效成像的目的,最后,再對遠(yuǎn)場成像的數(shù)據(jù)進行一系列的處理,就可以生成目標(biāo)RCS。

除此之外,南非比勒陀利亞研究所也成功研制出了近場目標(biāo)RCS測試裝置設(shè)備,該裝置設(shè)備可以用于對飛機等大型目標(biāo)的RCS數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)測量,其中,該測試平臺主要由以下三個部分組成,分別是基座、收發(fā)天線塔和實驗室,通過對測試平臺的合理使用,可以最大限度的發(fā)揮出目標(biāo)RCS測試裝置設(shè)備的應(yīng)用價值。

由此可見,飛行器RCS近場測試技術(shù)在美國、歐洲和南非等多個國家有了大量的應(yīng)用,可以說,飛行器RCS近場測試技術(shù)的應(yīng)用在國外是比較先進和廣泛的。

3 國內(nèi)RCS近場測試技術(shù)應(yīng)用工程現(xiàn)狀

中國在RCS近場測試技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在天線性能測試中,80年代的初期,中國的西安電子科技大學(xué)成功研制出了天線近場測試系統(tǒng)。在這之后,又有多家公司在西安電子科技大學(xué)的啟發(fā)下,也成功研制出了天線近場測試系統(tǒng)[5]。近年來,隨著RCS近場測試技術(shù)的不斷發(fā)展,中國將天線近場測試技術(shù)的研究重點轉(zhuǎn)化為實際測試中的誤差分析技術(shù),為了最大限度的提高天線近場測試系統(tǒng)的工作性能,需要對天線方向圖、距離和位置進行精準(zhǔn)的測量,從而獲得真實、可靠的RCS測試數(shù)據(jù),為了有效提高RCS近場測試技術(shù)的應(yīng)用水平,中國已經(jīng)有相當(dāng)多的單位加入到關(guān)于該技術(shù)在航空工程的應(yīng)用研究中,這些單位主要有北京環(huán)境特性研究所、西北工業(yè)大學(xué)等,盡管研制出了RCS近場測試系統(tǒng),但是由于這些研究只是處于萌芽階段,所以RCS近場測試系統(tǒng)在實際使用上有很大的局限性,只能實現(xiàn)小規(guī)模、小尺寸目標(biāo)的近場測試[6],很難對類似于飛機這些大規(guī)模的目標(biāo)進行近場測試。除此之外,在RCS近場測試實驗設(shè)施裝置方面,北京環(huán)境特性研究所還成功研制出了衛(wèi)星遙感地物波譜特征實驗室?？偠灾?相對與國外來說,國內(nèi)飛行器RCS近場測試技術(shù)的發(fā)展和研究還比較薄弱,還需要業(yè)內(nèi)人士不斷的創(chuàng)新和深入研發(fā),最大限度提高RCS近場測試技術(shù)的水平和實際應(yīng)用能力。

4 結(jié)束語

綜上所述,可以得出如下結(jié)論：第一,應(yīng)用飛行器RCS近場測試技術(shù)測試得到的數(shù)據(jù)與外場真實RCS測試數(shù)據(jù)之間確實存在一定的誤差,如何最大限度的消除誤差,需要做進一步的技術(shù)研究和探索;第二,國外和國內(nèi)在應(yīng)用飛行器RCS近場測試技術(shù)方面存在水平上的差異,國外將飛行器RCS近場測試技術(shù)應(yīng)用到工程實際中的時間較早,因此在該技術(shù)航空工程應(yīng)用方面取得了很好的研究成果,而國內(nèi)還沒有將飛行器RCS近場測試技術(shù)應(yīng)用到航空工程實際,雖然在飛行器RCS近場測試技術(shù)方面理論與技術(shù)已日趨成熟,但一些關(guān)鍵技術(shù)還比較薄弱,距離工程實踐要求還存在差距,亟需業(yè)內(nèi)人士勵精圖治、趕超發(fā)展。