[发明专利]超高音速飞行器的雷达散射截面快速计算方法

权利要求书

1.一种超高音速飞行器的雷达散射截面快速计算方法，其特征在于，包含：

S1、基于飞行器运动状态下其周围等离子体分布特征，提取得到基于等离子体流场数据分布的物理场参数，该物理场参数包含等离子体电子密度、碰撞频率；

S2、对计算区域进行网格划分，根据离散化的等离子体流场数据分布信息，基于飞行器的亚密湍流尾迹电磁散射特性以及Sharofsky函数，获取相应运动情形状态下所对应的谱函数分布模型；

S3、基于等离子体流场数据分布的物理场参数进行相应雷达散射截面求解；

S4、设定不同入射角度，根据所划定的网格信息获取不同方位角的雷达散射截面；

所述步骤S2具体包含：

S21、输入飞行器几何模型结构，建立相应模型，并输入超高音速飞行器在所处运动状态下周围的物理场参数，获取不同运动状态下飞行器基于离散化数网格分布的周围的等离子体分布，每一网格上数据对应相应区域的等离子体平均物理参数；

S22、对于亚密湍流尾迹电磁散射特性，采用一阶Born近似方法修正形式的畸变近似和输运理论，并考虑电磁波入射情况下等离子体的折射效应，求解等离子体目标的电磁散射特性；

S23、对于飞行器的亚密湍流尾迹电磁散射特性，将步骤S22中所求解的等离子体目标的电磁散射特性分布，带入到Shkarofsky湍流谱函数表达式中，求解出飞行器在一定高度以及飞行状态下各向同性谱函数分布表达式；

S24、离散化飞行器周围等离子体几何区域，根据计算区域关于沿着运动方向轴对称结构的特性，并根据头部等离子体几何区域密度较高，沿尾部方向，等离子体密度分布非均匀较小的特点，把等离子体几何区域沿运动方向划分为若干圆环形区域，确保每一个圆环近似对应一个具有均匀物理属性的等离子体几何区域；对于每一个圆环形区域，采用对步骤S23中所获得的离散化的电磁散射分布数据进行取平均值的方法，求解等离子体包围飞行器上每一个圆环所对应的各项同性谱函数分布。

2.如权利要求1所述的超高音速飞行器的雷达散射截面快速计算方法，其特征在于，所述的步骤S3具体包含：

根据已求解的离散化Shkarofsky谱函数分布，一阶Born近似方法修正形式的畸变近似和输运理论所对应的Born近似亚密湍流尾迹雷达散射截面求解公式，得出沿飞行器运动方向上离散化的雷达散射截面分布，并对该雷达散射截面分布，进行体积分，求解出沿飞行方向上总的雷达散射截面大小。

3.如权利要求1所述的超高音速飞行器的雷达散射截面快速计算方法，其特征在于，所述的步骤S24中的离散化飞行器周围等离子体几何区域是通过基于等离子体密度分布的几何区域特征进行网格划分，从而离散化等离子体区域属性分布，具体的：

对等离子体区域进行网格划分，模型的几何区域沿z方向为从顶部区域至尾部区域，以及在y方向和z方向呈轴对称分布，其最大值为尾部的直径，采用正六面体网格的划分方法对整个空间求解区域进行足够精度的网格划分。

4.如权利要求3所述的超高音速飞行器的雷达散射截面快速计算方法，其特征在于，将所求解的等离子体目标的电磁散射特性分布带入到Shkarofsky湍流谱函数表达式中，求解出飞行器在一定高度以及飞行状态下各向同性谱函数分布表达式,其具体过程包括：

对于等离子体模型的雷达散射截面计算，采取对整个计算区域模型进行网格划分的方法，分别在相对应的入射方向，计算得到在该入射方向上相对应的等离子体平均密度；

对相对应网格的等离子体平均电子密度进行离散傅里叶变换，得到相应电子密度所对应的频谱：

式中，矢量x含有n个不均匀的采样点，i是虚部单位，ω＝e^-2πi/n为整个空间中的其中一个复数根，j和k分别代表从0计算到n-1个点；

根据电子密度的频谱分布，代入到Shkarofsky湍流谱函数表达式中，从而可以求解出各向同性湍流的谱函数表达式；

进而结合波恩近似亚密湍流尾迹雷达散射截面求解公式，得出相应的雷达散射截面。

5.如权利要求4所述的超高音速飞行器的雷达散射截面快速计算方法，其特征在于，所述的步骤S24具体包含：

首先对等离子体参数属性文件进行数据提取，对所划分的网格，分别进行每一个网格上的平均物理参数求解；

对于任意一束电磁波，求解其沿直线传播情形下所经过的路径，统计该路径所经历过的正六面体网格，从而获取相应频率的电磁波在沿直线传输情形下的所经历的路径信息；

对这些网格进行离散化记录，以每一个网格的中心点记录所对应的坐标信息；对于电磁波传播所经过的网格，获取相应网格中心点离路径最近的作为参考点；基于这些划分的网格，所经历网格中心点可近似为在一条直线上；

使用Shkarofsky谱函数公式进行雷达散射截面求解，从而获取相应连续频率电磁波雷达散射截面。