浅析飞行器RCS近场测试技术及其应用

刘 锋

中国人民解放军海军某部装备审价中心 北京 100071

引言

最近几年,随着我国对飞行器RCS近场测试技术应用的不断关注和重视,对飞行器RCS近场测试技术应用提出了更高的要求,因此,关于飞行器RCS近场测试技术及其应用方面的探讨研究成为了航空工程行业关注的焦点。为了最大限度的提高飞行器RCS近场测试技术的应用水平,我们一方面要认清飞行器RCS近场测试技术在工程实际方面的现实问题,另一方面还要了解RCS近场测试技术在国外工程中的应用案例,研究RCS近场测试技术在国内工程应用的现状,总结飞行器RCS近场测试技术研究应用给航空工程带来的积极影响,有效促进航空工程工业的拓宽发展。

1 飞行器RCS近场测试技术在工程实际方面的现实问题

在应用飞行器RCS近场测试技术的过程中,由于缺失双站RCS 信息,导致其测试的数据与外场真实RCS测试的数据之间有明显的误差,这些误差的存在,导致飞行器RCS近场测试技术在工程实践面临着很多现实问题,接下来从以下几个方面入手,对面临的实际应用问题进行具体分析介绍。

1.1 相同目标在不同支撑方式下测试结果的差异性问题 通常情况下,在对远场进行测试的过程中,需要采用金属支架的方式将被测试的目标物很好的支撑起来[1],而近场测试,为了不破坏被测飞机的内部结构,需要利用真实可靠的装备直接在室内进行近场测试,这样一来,就需要考虑并合理控制支撑方式给测试数据带来的间接性影响。

1.2 相同目标在远场与室内近场条件下测试结果的差异性问题由于室外静态测试场测试技术相对通用成熟,可以将环境因素对测试结果的间接性影响控制到最小,而RCS近场测试系统主要是在室内工作和运行[2],因此为了提高测试结果的准确性,需要相关研究人员对测试方法、数据处理方法和外在环境因素等对测试结果的影响进行综合考虑。

1.3 散射中心类型的变化造成近、远场测试结果的差异性问题 由于近场扫描测试法具有非常大的缺点和局限性,因此,在运用RCS近场测试系统的过程中,其测试结果与外场相比,可能会产生很大的误差,这样一来,容易给后期的对比测试工作带来不良的影响和挑战,这一问题一定要引起相关研究者的高度重视。

2 国外RCS近场测试技术应用工程案例

随着RCS近场测试技术的迅猛发展,一些西方国家如美国、南非等都加入了关于RCS近场测试技术的研究和应用中,并且还开发出了规模庞大的近场测试设备,同时还将这些近场测试设备投入到了市场中,从而让RCS近场测试真正的走向了市场化和实用化。从20世纪70年代到现在,美国一直致力于RCS近场测试技术的研究,同时将开发出来的RCS近场测试系统广泛的应用到了隐身飞机和隐身无人机领域[3],大大提高了隐身飞机和隐身无人机的作战效能和装备的战斗力。除此之外,对最大限度的提升作战胜率起着不可估量的作用[4]。在进入21世纪后,为了最大限度的满足隐身飞机雷达的测试需要,美国开始重视对RCS近场测试场的建设,例如Howland公司为Lockheed Martin公司建设了F－15E RCS近场测试设施。除此之外,Lockheed Martin公司制造了F－22室内近距离扫描RCS测试系统,为验证飞机在生产阶段中的特征信号提供了很大的方便,同时应用该系统进行RCS测试是美国飞机在向空军交付之前需要进行的最重要的一次信号测试。

除了美国外,欧洲和南非国家也相继研制出了RCS近场测试设施,其中意大利IDS公司提出的关于RCS近场测试设施的研制及测试方案,通过利用天线的平面扫描特性实现3D的成像,接着,通过对3D 成像的数据进行科学合理的修正,从而达到对远场目标进行等效成像的目的,最后,再对远场成像的数据进行一系列的处理,就可以生成目标RCS。

除此之外,南非比勒陀利亚研究所也成功研制出了近场目标RCS测试装置设备,该装置设备可以用于对飞机等大型目标的RCS数据的精准测量,其中,该测试平台主要由以下三个部分组成,分别是基座、收发天线塔和实验室,通过对测试平台的合理使用,可以最大限度的发挥出目标RCS测试装置设备的应用价值。

由此可见,飞行器RCS近场测试技术在美国、欧洲和南非等多个国家有了大量的应用,可以说,飞行器RCS近场测试技术的应用在国外是比较先进和广泛的。

3 国内RCS近场测试技术应用工程现状

中国在RCS近场测试技术的应用领域主要集中在天线性能测试中,80年代的初期,中国的西安电子科技大学成功研制出了天线近场测试系统。在这之后,又有多家公司在西安电子科技大学的启发下,也成功研制出了天线近场测试系统[5]。近年来,随着RCS近场测试技术的不断发展,中国将天线近场测试技术的研究重点转化为实际测试中的误差分析技术,为了最大限度的提高天线近场测试系统的工作性能,需要对天线方向图、距离和位置进行精准的测量,从而获得真实、可靠的RCS测试数据,为了有效提高RCS近场测试技术的应用水平,中国已经有相当多的单位加入到关于该技术在航空工程的应用研究中,这些单位主要有北京环境特性研究所、西北工业大学等,尽管研制出了RCS近场测试系统,但是由于这些研究只是处于萌芽阶段,所以RCS近场测试系统在实际使用上有很大的局限性,只能实现小规模、小尺寸目标的近场测试[6],很难对类似于飞机这些大规模的目标进行近场测试。除此之外,在RCS近场测试实验设施装置方面,北京环境特性研究所还成功研制出了卫星遥感地物波谱特征实验室。总而言之,相对与国外来说,国内飞行器RCS近场测试技术的发展和研究还比较薄弱,还需要业内人士不断的创新和深入研发,最大限度提高RCS近场测试技术的水平和实际应用能力。

4 结束语

综上所述,可以得出如下结论：第一,应用飞行器RCS近场测试技术测试得到的数据与外场真实RCS测试数据之间确实存在一定的误差,如何最大限度的消除误差,需要做进一步的技术研究和探索;第二,国外和国内在应用飞行器RCS近场测试技术方面存在水平上的差异,国外将飞行器RCS近场测试技术应用到工程实际中的时间较早,因此在该技术航空工程应用方面取得了很好的研究成果,而国内还没有将飞行器RCS近场测试技术应用到航空工程实际,虽然在飞行器RCS近场测试技术方面理论与技术已日趋成熟,但一些关键技术还比较薄弱,距离工程实践要求还存在差距,亟需业内人士励精图治、赶超发展。