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V形尾翼L波段下側(cè)向散射CAE分析

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關(guān)鍵詞:CAEFEKOCAE分析

    1 概述

    垂直尾翼的布局形式有多種。典型的非隱身飛機通常采用單垂尾和雙垂尾。由于垂尾產(chǎn)生鏡面散射,同時垂尾與平尾(或機身)構(gòu)成角反射器,兩者均是強散射源,造成較大的側(cè)向散射。為縮減該部分電磁散射,設(shè)計隱身飛機時,通常將垂尾傾斜一定角度,即采用V形尾翼。本文采用CAE——FEKO軟件提供的電磁仿真手段,探究L波段下V尾側(cè)向散射特點。


    圖1 飛機尾翼

    2 電磁模型的建立

    設(shè)計V形尾翼附著于菱形低散射載體上。采用Altair公司的HyperMesh進行網(wǎng)格剖分,并結(jié)合FEKO建立電磁模型。

    2.1模型設(shè)計

    單片翼面和低散射載體如下圖所示。尾翼采用梯形平面形狀,翼型是基于NACA0009的改型。低散射載體上表面為曲面以模擬機身上表面,下表面平坦;厚度薄,邊緣鋒利,以減小載體散射截面積,避免對尾翼的計算結(jié)果造成影響。兩個翼面均外傾30°,根弦間距2.13m。具體尺寸見表1。

    圖2 三維數(shù)模

    表1 設(shè)計參數(shù)

    2.2網(wǎng)格劃分

    使用Hypermesh劃分模型表面網(wǎng)格。為分析L波段(1GHz)下電磁散射特性,按照FEKO對網(wǎng)格的要求,網(wǎng)格尺寸取1/8倍波長,即37.5mm。Hypermesh導(dǎo)出的網(wǎng)格為三角形和四邊形混合網(wǎng)格,在FEKO中全部轉(zhuǎn)化為三角形面元。網(wǎng)格數(shù)量為83752。

    2.3材料屬性與電磁參數(shù)

    計算中將模型作為金屬處理。模型狀態(tài)為俯仰角為0°、滾轉(zhuǎn)角為0°。電磁波為L波段(1GHz),采用遠場平面波照射,采用物理光學(xué)法(PO)和多層快速多極子方法(MLFMM)進行計算,極化方式為水平極化和垂直極化,計算方位角為45°~135°,其中0°方位角定義為電磁波從機頭照向機尾。激勵源和方位角定義如下圖。

    圖3 激勵源與方位角


    3 CAE計算結(jié)果

    圖4 散射截面計算結(jié)果

    4 分析與結(jié)論

    由上圖可看出,在57°方位角附近出現(xiàn)峰值,這是由翼面前緣產(chǎn)生的(翼面在水平面上投影的前緣后掠角為57°,如圖5)。PO算法和MLFMM算法均計算出該峰值。PO算法只能計算出鏡面散射,表明57°方位角附近,鏡面散射占主導(dǎo)。90°方位角附近,PO算法和MLFMM算法相差不大,說明在90°方位角附近,翼面產(chǎn)生的鏡面散射仍是主要的散射源。60°~84°方位角內(nèi),以及96°~124°方位角內(nèi),PO算法與MLFMM相差較大,在這些方位角內(nèi),多次反射占主導(dǎo)地位,V形尾翼散射截面積呈現(xiàn)較大較寬峰值這一特點。

    圖5 設(shè)計方案俯視圖

    通過以上分析得到如下結(jié)論:

    (1)垂直于翼面前緣方位角附近以及90°方位角附近,鏡面散射占主導(dǎo),可用PO算法進行快速估算;

    (2)在60°~84°方位角內(nèi),以及96°~124°方位角內(nèi),V形尾翼散射截面積呈現(xiàn)較強較寬波峰,產(chǎn)生機理為多次反射,該方位角內(nèi),PO算法不能準確估算散射截面積,需采用MLFMM進行計算。

    (審核編輯: Doris)

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