淺析飛行器RCS近場測試技術及其應用

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近場測試技術應用的不斷關注和重視,對飛行器RCS近場測試技術應用提出了更高的要求,因此,關于飛行器RCS近場測試技術及其應用方面的探討研究成為了航空工程行業關注的焦點。為了最大限度的提高飛行器RCS近場測試技術的應用水平,我們一方面要認清飛行器RCS近場測試技術在工程實際方面的現實問題,另一方面還要了解RCS近場測試技術在國外工程中的應用案例,研究RCS近場測試技術在國內工程應用的現狀,總結飛行器RCS近場測試技術研究應用給航空工程帶來的積極影響,有效促進航空工程工業的拓寬發展。

1 飛行器RCS近場測試技術在工程實際方面的現實問題

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

1.1 相同目標在不同支撐方式下測試結果的差異性問題 通常情況下,在對遠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部結構,需要利用真實可靠的裝備直接在室內進行近場測試,這樣一來,就需要考慮并合理控制支撐方式給測試數據帶來的間接性影響。

1.2 相同目標在遠場與室內近場條件下測試結果的差異性問題由于室外靜態測試場測試技術相對通用成熟,可以將環境因素對測試結果的間接性影響控制到最小,而RCS近場測試系統主要是在室內工作和運行[2],因此為了提高測試結果的準確性,需要相關研究人員對測試方法、數據處理方法和外在環境因素等對測試結果的影響進行綜合考慮。

1.3 散射中心類型的變化造成近、遠場測試結果的差異性問題 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近場測試系統的過程中,其測試結果與外場相比,可能會產生很大的誤差,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,這一問題一定要引起相關研究者的高度重視。

2 國外RCS近場測試技術應用工程案例

隨著RCS近場測試技術的迅猛發展,一些西方國家如美國、南非等都加入了關于RCS近場測試技術的研究和應用中,并且還開發出了規模龐大的近場測試設備,同時還將這些近場測試設備投入到了市場中,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70年代到現在,美國一直致力于RCS近場測試技術的研究,同時將開發出來的RCS近場測試系統廣泛的應用到了隱身飛機和隱身無人機領域[3],大大提高了隱身飛機和隱身無人機的作戰效能和裝備的戰斗力。除此之外,對最大限度的提升作戰勝率起著不可估量的作用[4]。在進入21世紀后,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,例如Howland公司為Lockheed Martin公司建設了F－15E RCS近場測試設施。除此之外,Lockheed Martin公司制造了F－22室內近距離掃描RCS測試系統,為驗證飛機在生產階段中的特征信號提供了很大的方便,同時應用該系統進行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近場測試設施,其中意大利IDS公司提出的關于RCS近場測試設施的研制及測試方案,通過利用天線的平面掃描特性實現3D的成像,接著,通過對3D 成像的數據進行科學合理的修正,從而達到對遠場目標進行等效成像的目的,最后,再對遠場成像的數據進行一系列的處理,就可以生成目標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RCS測試裝置設備,該裝置設備可以用于對飛機等大型目標的RCS數據的精準測量,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,可以最大限度的發揮出目標RCS測試裝置設備的應用價值。

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

3 國內RCS近場測試技術應用工程現狀

中國在RCS近場測試技術的應用領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成功研制出了天線近場測試系統。在這之后,又有多家公司在西安電子科技大學的啟發下,也成功研制出了天線近場測試系統[5]。近年來,隨著RCS近場測試技術的不斷發展,中國將天線近場測試技術的研究重點轉化為實際測試中的誤差分析技術,為了最大限度的提高天線近場測試系統的工作性能,需要對天線方向圖、距離和位置進行精準的測量,從而獲得真實、可靠的RCS測試數據,為了有效提高RCS近場測試技術的應用水平,中國已經有相當多的單位加入到關于該技術在航空工程的應用研究中,這些單位主要有北京環境特性研究所、西北工業大學等,盡管研制出了RCS近場測試系統,但是由于這些研究只是處于萌芽階段,所以RCS近場測試系統在實際使用上有很大的局限性,只能實現小規模、小尺寸目標的近場測試[6],很難對類似于飛機這些大規模的目標進行近場測試。除此之外,在RCS近場測試實驗設施裝置方面,北京環境特性研究所還成功研制出了衛星遙感地物波譜特征實驗室。總而言之,相對與國外來說,國內飛行器RCS近場測試技術的發展和研究還比較薄弱,還需要業內人士不斷的創新和深入研發,最大限度提高RCS近場測試技術的水平和實際應用能力。

4 結束語

綜上所述,可以得出如下結論：第一,應用飛行器RCS近場測試技術測試得到的數據與外場真實RCS測試數據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研究和探索;第二,國外和國內在應用飛行器RCS近場測試技術方面存在水平上的差異,國外將飛行器RCS近場測試技術應用到工程實際中的時間較早,因此在該技術航空工程應用方面取得了很好的研究成果,而國內還沒有將飛行器RCS近場測試技術應用到航空工程實際,雖然在飛行器RCS近場測試技術方面理論與技術已日趨成熟,但一些關鍵技術還比較薄弱,距離工程實踐要求還存在差距,亟需業內人士勵精圖治、趕超發展。