[发明专利]一种两支一吊支撑系统实现圆锥扫描的方法

说明书

本发明涉及一种两支一吊支撑系统实现圆锥扫描的方法，在两支一吊支撑系统进行RCS测试时，一维转台在俯仰转动机构下面，台面与地面平行，转台旋转轴z与地面垂直。两根支杆固定在转台上与转台面垂直。两根支杆在点b和点c与飞机实现机械连接。固定在屋顶的吊绳与飞机背部的a点连接，吊绳与转台轴线重合。通过a、b、c三点将飞机固定在空中。本发明的另一个内容是通过多轴联动实现圆锥扫描方法，使大型目标在测量过程中的旋转轴与目标本身垂直，而不是与地面垂直，两支一吊支架相比于传统的泡沫支架和低散射支架：承重能力高，目标架设机构对目标没有破坏，在1:1实装飞机的RCS测量中具有良好应用前景。

技术领域

本发明属于低可观测技术领域，特别涉及真实作战隐身飞机RCS测量中一种目标支吊系统的应用方法和技术。

背景技术

在数控机床领域，多轴联动已相对成熟。但在测量系统中，特别是1:1实装飞机的RCS测试中，多轴联动技术还是有待探索的一项新技术。

RCS测量中，支架系统的合理设计是一项复杂的工作。目标尺寸不同，重量不同的目标，支架系统的选择也应该有区别。

虽然，通过五轴联动实现两支一吊完成圆锥扫描的方法具有很多优点，但为保证飞机测试系统的安全性，在F22等大型隐身飞机测试中没有采用这种技术。另一方面，在尺寸较小重量较轻目标(隐身无人机)的RCS测试中，本专利的方法具有广泛的应用前景。

复杂目标的雷达散射截面(Radar Cross Section简称RCS)是频率F，极化状态(HH、VV、VH、HV)，以及特征姿态角θ,φ的函数。

特征姿态角表征平面电磁波方向与目标的夹角，见图2。为准确描述姿态角θ,φ，在被测飞机上建立目标坐标系，飞机对准x’轴，且与机身轴线重合，飞机的水平面与x’y’平面重合，z’轴与飞机背部垂直。

图2中，θ为z’轴与电磁波射线的夹角，称天顶角；φ为电磁波射线在平面x’y’投影与x’轴的夹角，称方位角。在目标坐标系中雷达为一个点，雷达位置由三个独立参数r,θ,φ确定。

x＝r sinθcosφ

y＝r sinθsinφ(1)

z＝r cosθ

当θ∈(0,π/2)，φ∈(0,2π)时，将涵盖雷达照射飞机的全部角度，可得到全空间的、唯一的雷达散射截面σ(θ,φ)。

为与飞行力学中俯仰角、偏航角和横滚角相区别，在讨论雷达散射截面时，将雷达射线与飞机的夹角θ,φ定义为特征姿态角。

通常地面静态RCS测量是在给定频率、极化情况下，改变目标和雷达射线之间的姿态角测量σ(θ,φ)。改变姿态角θ,φ的方法主要依靠目标支架的旋转机构，如图3所示：图3(a)为金属支架，其中电磁波射线与旋转轴倾斜，定义为圆锥扫描。图3(b)为泡沫支架，其中电磁波射线与旋转轴垂直，定义为大圆扫描。两种类型的方位角分别为φ和φ₁。对圆锥扫描，方位角φ变化时，天顶角θ恒定，俯仰角α＝a(φ)；对大圆扫描，方位角φ₁变化时，α恒定，天顶角θ＝θ(φ₁)。

两支一吊的常规工作模式见图4，属于大圆扫描类型。测量结果为σ(α,φ₁)。经过坐标变换可以间接地获得要求的σ(θ,φ)，见图5。其中，图5(a)为俯仰角α和转台方位角φ₁平面上测量点的分布；图5(b)为天顶角θ和飞机方位角φ平面上测量点的分布。图5(a)和图5(b)图上的点一一对应。

图5(b)的解释如下：当α＝-15°，转台方位角φ₁＝0时，天顶角θ＝75°；φ₁＝90时，θ＝90°；φ₁＝180时，θ＝105°；φ₁＝270时，θ＝90°；φ₁＝360时，θ＝75°。