電大尺寸進(jìn)氣系統(tǒng)隱身與進(jìn)氣綜合特性

胡筵晨，殷越，王忠義，喬松松，王強(qiáng)

（1.哈爾濱工程大學(xué) 動(dòng)力與能源工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；2.北京航空航天大學(xué) 動(dòng)力與能源工程學(xué)院,北京 100191）

隱身性能是進(jìn)氣系統(tǒng)的重要性能，隱身技術(shù)中的中雷達(dá)隱身技術(shù)是最先發(fā)展的飛行器隱身技術(shù)［1］，也是最重要的隱身技術(shù)。評(píng)價(jià)隱身性能的一個(gè)重要的指標(biāo)是雷達(dá)散射截面積（radar cross sec‐tion,RCS），20 世紀(jì)90 年代起，各個(gè)國(guó)家都對(duì)雷達(dá)特征的縮減越來(lái)越重視，將雷達(dá)特征截面積作為一個(gè)重要的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估［2］。運(yùn)用各種方法來(lái)降低進(jìn)氣系統(tǒng)的RCS 是隱身性能的重要途徑。對(duì)于進(jìn)氣系統(tǒng)，進(jìn)氣與排氣的阻力損失均有經(jīng)驗(yàn)要求，現(xiàn)有學(xué)者多對(duì)小尺寸的進(jìn)氣系統(tǒng)RCS 特性進(jìn)行探究，對(duì)于電大尺寸的RCS 特性，目前已有許多相關(guān)算法的研究取得了一定的進(jìn)展［3］，而對(duì)電大尺寸的進(jìn)氣特性研究較少，本文將在考慮大尺寸進(jìn)氣性能的情況下對(duì)大尺寸進(jìn)氣系統(tǒng)RCS特性進(jìn)行研究。

在探究進(jìn)氣系統(tǒng)隱身特性時(shí)，目前國(guó)內(nèi)外研究的進(jìn)氣系統(tǒng)基本未涉及電大尺寸系統(tǒng)。1961 年美國(guó)研發(fā)的F-117A 設(shè)計(jì)對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)專門進(jìn)行了隱身處理，并把進(jìn)氣道設(shè)計(jì)成了矩形，在進(jìn)氣口采用格柵進(jìn)行屏蔽［4］。并分別提出了若干優(yōu)化方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。桑建華［5］進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試出了進(jìn)氣系統(tǒng)的屏蔽格柵RCS 的實(shí)驗(yàn)值；張樂(lè)［6］對(duì)飛行器的進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行綜合性能研究。目前，對(duì)于大尺寸進(jìn)氣道，國(guó)內(nèi)外可以查到的相關(guān)研究報(bào)導(dǎo)較少，杜曉佳［7］對(duì)大尺寸進(jìn)氣系統(tǒng)的百葉單元隱身特性進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)估，并就其特定尺寸的進(jìn)氣單元進(jìn)行了詳細(xì)分析，陳煬［8］提出了減少大尺寸腔體反射的2 種方式。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者也對(duì)大尺寸進(jìn)氣道的流動(dòng)性能進(jìn)行了研究，孫鵬等［9］對(duì)大尺寸進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣特性運(yùn)用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了整個(gè)進(jìn)氣艙室的流動(dòng)特性研究。于洋等［10］對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)百葉窗的進(jìn)氣性能進(jìn)行了研究，其聚焦于風(fēng)向?qū)M(jìn)氣總壓的影響；楚武利等［11］對(duì)風(fēng)速與風(fēng)向?qū)M(jìn)氣流量的影響做了詳細(xì)研究。

進(jìn)氣結(jié)構(gòu)是典型的空腔結(jié)構(gòu)，若不增加屏蔽系統(tǒng)，則進(jìn)氣系統(tǒng)的雷達(dá)反射面積比較大［12］，進(jìn)氣屏蔽系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)外部進(jìn)氣艙室進(jìn)口安裝的結(jié)構(gòu)，可以屏蔽雷達(dá)探測(cè)波、防止異物進(jìn)入進(jìn)氣管路，能改變進(jìn)氣空氣流動(dòng)特性，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生很大影響。進(jìn)行大尺寸進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的電磁散射特性與流動(dòng)特性的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，并使之具有良好的隱身性能與氣動(dòng)性能，對(duì)于動(dòng)力裝置的整體性能具有積極的意義。

考慮到進(jìn)氣結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣種類較多，幾何設(shè)計(jì)參數(shù)也較多，對(duì)所有種類以及參數(shù)進(jìn)行考察計(jì)算資源占用較多，時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)。本文以某典型進(jìn)氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為研究對(duì)象，對(duì)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化建模并細(xì)化研究部分參數(shù)的改變對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的電磁散射特性及流動(dòng)特性的影響。

1 進(jìn)氣系統(tǒng)模型及仿真條件建立

1.1 模型介紹

本文研究的是船舶進(jìn)氣系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)——進(jìn)氣百葉結(jié)構(gòu)，模型尺寸及形狀參考某進(jìn)氣艙室一個(gè)單元，幾何外形與幾何尺寸如圖1所示，由于進(jìn)氣平面通常不是垂直平面，設(shè)置傾角為與豎直方向呈15°夾角，厚度為4 mm，仿真材料為PEC（prefect electric conductor）。

圖1 腔體結(jié)構(gòu)及尺寸示意Fig.1 Schematic diagram of cavity structure and size

在腔體出口加橫百葉屏蔽結(jié)構(gòu)，根據(jù)本文基礎(chǔ)腔體模型，選取橫百葉基礎(chǔ)尺寸角度為45°，百葉板L寬為75 mm，百葉間距D為50 mm，百葉厚度為4 mm，如圖2所示。

圖2 百葉結(jié)構(gòu)及尺寸示意Fig.2 Schematic diagram of louver structure and dimen‐sion

1.2 仿真條件

Ku、K、X 高頻波段主要用于跟蹤及導(dǎo)彈的控制和末制導(dǎo)、近程搜索［13］，所以選取10 GHz進(jìn)行探究，設(shè)定材料為理想電導(dǎo)體，由于電尺寸約為165 個(gè)波長(zhǎng)，采用垂直極化，由于現(xiàn)有探測(cè)雷達(dá)多為單站雷達(dá)，為-60°～60°，角度間隔1°，俯仰角為90°。

在ANSYS Fluent求解器中進(jìn)行數(shù)值求解計(jì)算，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時(shí)相關(guān)條件如下所示：計(jì)算工質(zhì)為理想氣體，湍流模型為k-ε模型，進(jìn)口條件為通過(guò)進(jìn)行進(jìn)口速度的計(jì)算，核算進(jìn)口速度約為6 m/s，出口條件設(shè)置出口為0 Pa。壁面條件設(shè)置壁面固體絕熱無(wú)滑移，為了高效計(jì)算，設(shè)置平移周期壁面，本文所建立的格柵結(jié)構(gòu)上下壁面和左右壁面設(shè)置為周期性邊界，百葉結(jié)構(gòu)上下壁面設(shè)置為周期壁面。收斂標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算的全局殘差降至10～6，且殘差保持穩(wěn)定。

2 數(shù)值模擬方法

由于本文探究的腔體幾何尺寸較大，且研究的入射頻率為10 GHz，所以本文研究的對(duì)象為電大尺寸的，低頻算法具有計(jì)算精度高的優(yōu)點(diǎn)，但其計(jì)算速度慢，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)所需內(nèi)存大［14］，進(jìn)行大尺寸有關(guān)RCS 模擬時(shí)，通常使用快速多極子算法（multi level fast multipole method,MLFMM）、物理光學(xué)法（physi‐cal optics,PO）、射線追蹤法（ray launching geometri‐cal optics,RL-GO）。

RL-GO 算法的物理概念清晰，且算法容易實(shí)現(xiàn)，并且能夠快速地獲取腔體內(nèi)部散射分布，可計(jì)算任意復(fù)雜形狀的腔體，本文選用RL-GO 算法進(jìn)行計(jì)算，可行性驗(yàn)證選擇文獻(xiàn)［15］的腔體測(cè)量實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示，雷達(dá)波入射角度增大時(shí)，RCS 變化較不規(guī)律且與計(jì)算值差距較大，這是因?yàn)槿肷浣嵌仍龃髸r(shí)，腔體內(nèi)部電磁散射影響逐漸減弱，且腔體外部吸波材料包裹可能存在一定縫隙，存在一定的外壁散射影響。所以使用RL-GO 法進(jìn)行RCS 計(jì)算是比較可信的。

圖3 RL-GO算法計(jì)算RCS與PO算法及實(shí)驗(yàn)值對(duì)比Fig.3 Calculation results of RL-GO algorithm were com‐pared with those of PO algorithm and experimental values

3 尺寸百葉參數(shù)綜合分析

3.1 百葉角度對(duì)綜合性能的影響分析

對(duì)百葉參數(shù)進(jìn)行考察，由于參數(shù)較多且范圍較細(xì)，為了提高計(jì)算效率，保證計(jì)算精度，采用正交實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行。

選取百葉角度進(jìn)行RCS 及流動(dòng)數(shù)值計(jì)算，選取角度30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°進(jìn)行研究。取進(jìn)出口壓差計(jì)算結(jié)果如表1所示，可以得出：總壓損失隨著百葉角度的增大而減小。

表1 不同百葉角度結(jié)構(gòu)的壓力損失Table 1 Pressure loss of structures with different louver angles

對(duì)百葉的流場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步分析。隨著角度的減小，入射方向相對(duì)于百葉片安裝方向的偏離角度逐漸增大，使得流動(dòng)分離情況越來(lái)越嚴(yán)重，同時(shí)，隨著通流面積的減小，前后壓差增大才能保證進(jìn)口速度達(dá)到設(shè)定值，百葉角度的增大可以使得百葉對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙程度逐漸降低，30°時(shí)阻力較大使整體流域壓力較大，60°時(shí)流域整體壓力小的同時(shí)，流動(dòng)更加均勻，可以發(fā)現(xiàn)，角度增大對(duì)流動(dòng)的改善程度越來(lái)越好，且從30°～60°整體改善程度是越來(lái)越小的，在45°后改善程度細(xì)微。圖4 為30°～60°百葉壓力云圖，圖5 為30°～60°百葉近葉片處速度云圖。

圖4 30°～60°百葉壓力云圖Fig.4 30°～60° louver pressure cloud

圖5 30°～60°百葉近葉片處速度云圖Fig.5 30°～60° velocity cloud of louver near blade

由圖5 可以得出以下結(jié)論：在百葉入口位置，入口處氣流偏轉(zhuǎn)角隨著百葉安裝角增大而增大，所以產(chǎn)生了較大的局部低速區(qū)，進(jìn)入百葉后速度梯度也較大，在百葉下部出現(xiàn)了一個(gè)明顯的渦。下部的回流情況也逐漸得到了改善。觀察百葉出口位置，由于較大的角度在百葉通道中流動(dòng)狀態(tài)較好，所以出口處較大角度的結(jié)構(gòu)速度梯度更小，流動(dòng)的均勻性也更好。對(duì)以上所研究的角度進(jìn)行RCS 性能仿真分析結(jié)果如圖6所示。

圖6 RCS隨百葉角度變化情況Fig.6 RCS changes with the angle of the louver

由圖6 可以得出以下結(jié)論：總體趨勢(shì)看RCS 隨著百葉角度的減小逐漸減小，當(dāng)百葉的安裝角為30°時(shí)，進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)腔體的屏蔽達(dá)到了一個(gè)較好的效果，特別是在-56°、-24°、-12°、12°、24°、56°角度，其RCS達(dá)到了一個(gè)較低的值，而安裝角為35°、40°、50°時(shí)也有入射角度達(dá)到了較好的屏蔽效果，而在百葉角度為60°時(shí)，幾乎無(wú)屏蔽效果。這是由于隨著百葉安裝角度的增大，百葉對(duì)進(jìn)氣口的封閉效果逐漸減弱，較大的腔體暴露面積使得RCS 較高，可以看到，在百葉安裝角度為60°時(shí)，幾乎沒(méi)有屏蔽效果。將所有角度RCS取均值如表2所示。

表2 RCS均值隨百葉角度變化情況Table 2 Mean value of RCS varies with the angle of the louver

RCS 縮減值和壓力損失2 個(gè)指標(biāo)存在矛盾，將低阻力作為設(shè)計(jì)目標(biāo)的同時(shí)難以實(shí)現(xiàn)較高的屏蔽效果，而追求較高的屏蔽效果時(shí)容易使壓力損失較大。所以，設(shè)置權(quán)重對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的綜合性能進(jìn)行考察，本文關(guān)注重點(diǎn)在考察的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍內(nèi)，盡量平衡2 個(gè)指標(biāo)，所以本文RCS 縮減值與壓力損失2 個(gè)特性權(quán)重設(shè)置為1∶1，若有其他研究要求可以酌情修改權(quán)重，公式為：

式中：X為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；c為RCS縮減權(quán)重值，本文取值50；d為壓損權(quán)重值，本文取值50；Hi為第i項(xiàng)RCS 縮減值；Hmax為RCS 最大縮減值；Hmin為RCS 最小縮減值；Ii為第i項(xiàng)壓損縮減值；Imax為壓損最大值；Imin為壓損最小值。

將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行樣條擬合繪制變化曲線如圖7所示。分析圖7，可以看到百葉角度為50°時(shí)，X為最大值，百葉角度為35°時(shí)，X為最小值，百葉角度為50°時(shí)，其性能為本文考慮的最優(yōu)，所以選取50°對(duì)下一個(gè)百葉板長(zhǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行討論。

圖7 x隨百葉角度變化Fig.7 x varies with the louver angle

3.2 百葉間距對(duì)綜合性能的影響分析

基于3.1節(jié)的研究?jī)?nèi)容，本節(jié)確定百葉安裝角度為 50°，選取板間距為20、30、40、50、60、70、80 mm進(jìn)行研究。

取進(jìn)出口壓差，計(jì)算結(jié)果如表3所示，可以得出：總壓損失隨著百葉間距的增大而減小。對(duì)百葉的流場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。圖8為20～80 mm百葉壓力云圖，圖9為20～80 mm百葉近葉片處速度云圖。

表3 不同百葉間距結(jié)構(gòu)的壓力損失Table 3 Pressure loss of louver structure with different spacing

圖8 20～80 mm百葉壓力云圖Fig.8 20～80 mm louver pressure cloud

圖9 20～80 mm百葉近葉片處速度云圖Fig.9 20～80 mm velocity cloud of louver near blade

隨著通流面積增大，前后壓差在一定的情況下，依然能保證進(jìn)口速度達(dá)到設(shè)定值，百葉對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙程度逐漸降低，20 mm 時(shí)流通面積較小，百葉片對(duì)氣體的流動(dòng)阻礙較大，使得整體流域壓力較大，在80 mm 的時(shí)候流域整體壓力小的同時(shí)，百葉后部分的流動(dòng)更加均勻，可以發(fā)現(xiàn)，間距增大使得改善趨勢(shì)一直保持比較好的程度。

觀察近百葉片處總壓分布情況，可以看到，大部分角度下在百葉板下部、尾部均出現(xiàn)了明顯的渦結(jié)構(gòu)，隨著百葉間距的增大，分離渦面積逐漸變大，但同時(shí)速度變化劇烈程度也逐漸降低，可以看到，在百葉板臨近處有分離產(chǎn)生，這是由于大的板間距使得流體有更多的空間流動(dòng)發(fā)展，使得在確定的壓差控制下，間距大的結(jié)構(gòu)的速度突變程度更小，通流狀態(tài)上更好，雖然葉下方渦隨著間距的增大逐漸變大，但大的流通面積也使得流動(dòng)阻力更低，并且百葉尾部的渦隨著間距的增大逐漸減小直至消失，所以壓力變化更平緩，壓力損失就越小。

對(duì)以上所選的間距進(jìn)行RCS 性能仿真分析，選取分析頻率為10 GHz，模型材料選用PEC，俯仰角θ設(shè)置為90°，選取水平入射角?為-60°～60°，角度間隔設(shè)為1°。入射波采用垂直極化，將不同參數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，如圖10所示。

圖10 RCS隨百葉結(jié)構(gòu)間距變化情況Fig.10 RCS changes with the Spacing of the louver

由圖10 可得，總體來(lái)看間距為50、30 mm 時(shí)，部分范圍角域屏蔽效果較好，在-54°～-48°、-24°～-9°、9°～24°、48°～54°這4 個(gè)等威脅角域較其他尺寸50 mm 間距的屏蔽性能較好，在-51°～-35°、35°～51°這2 個(gè)角域間距為30 mm 的百葉結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好的屏蔽性能，其余結(jié)構(gòu)只有間距為20 mm 的百葉總體屏蔽效能比較優(yōu)異，將所有角度RCS 值取均值得到表4 數(shù)據(jù)。

表4 RCS均值隨百葉間距變化情況Table 4 Mean value of RCS varies with the spacing of the louver

將RCS 數(shù)據(jù)與流動(dòng)數(shù)據(jù)代入式（1）進(jìn)行計(jì)算得到如圖11的結(jié)果。

圖11 x隨百葉角度變化Fig.11 x varies with the louver Spacing

由圖11 可以看出，在百葉板間距為50 mm 時(shí)，x為最大值，在百葉間距為20 mm時(shí)，x為最小值，百葉間距的x變化規(guī)律相較于百葉角度不太明顯，這是由于百葉間距的變化對(duì)RCS這個(gè)性能指標(biāo)的影響不單單遵循間距依次變化的規(guī)律，所以間距為50 mm 的百葉結(jié)構(gòu)是當(dāng)前權(quán)重的最優(yōu)參數(shù)，選擇此參數(shù)對(duì)百葉的板長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算分析。

3.3 百葉板長(zhǎng)對(duì)綜合性能的影響分析

基于3.1 節(jié)與3.2 節(jié)的研究?jī)?nèi)容，本節(jié)確定百葉安裝角度為50°、百葉間距為50 mm，選取長(zhǎng)度45、55、65、75、85、95、105 mm百葉進(jìn)行研究。

取進(jìn)出口壓差計(jì)算結(jié)果如表5 所示，總壓損失隨著百葉板長(zhǎng)增大呈先減少后增大的趨勢(shì)。對(duì)百葉的流場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

表5 不同百葉板長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的壓力損失Table 5 Pressure loss of louver structure with different plate lengths

如圖12 所示，百葉板長(zhǎng)的變化對(duì)總體壓力場(chǎng)的變化影響較之前2 個(gè)參數(shù)而言不大，百葉板對(duì)氣流有導(dǎo)流作用的同時(shí)也會(huì)阻礙氣體的流動(dòng)，在加強(qiáng)流體的均勻性的同時(shí)也增加了收縮通道長(zhǎng)度，進(jìn)而對(duì)流體的流動(dòng)產(chǎn)生阻力，較短的板長(zhǎng)達(dá)不到較好的導(dǎo)流作用，氣體的流動(dòng)情況紊亂會(huì)導(dǎo)致高的壓力損失。

圖12 45～105 mm百葉壓力云圖Fig.12 45～105 mm louver pressure cloud

觀察近百葉片處速度分布情況如圖13 所示，可以看到，在百葉板下部、尾部出現(xiàn)了流動(dòng)渦，在板長(zhǎng)較小時(shí)，百葉下部和尾部的渦連在了一起且渦較大，此時(shí)百葉片主要起到的作用是擾流而不是導(dǎo)流，隨著百葉板長(zhǎng)的增大，流動(dòng)渦紊亂程度逐漸得到改善，在百葉板進(jìn)口產(chǎn)生流動(dòng)分離，在后段會(huì)重新再附著，所以較長(zhǎng)的板長(zhǎng)對(duì)流體的整流作用較好，但是過(guò)長(zhǎng)的板長(zhǎng)使得氣體流動(dòng)中有更多的阻力和損失，所以出現(xiàn)了如表5的數(shù)據(jù)變化情況。

圖13 45～105 mm百葉近葉片處速度云圖Fig.13 45～105 mm velocity cloud of louver near blade

對(duì)以上所選的板長(zhǎng)進(jìn)行RCS 性能仿真分析，選取分析頻率為10 GHz，模型材料選用PEC，俯仰角θ設(shè)置為90°，選取水平入射角?為-60°～60°。角度間隔設(shè)為1°。入射波采用垂直極化方式。

分析圖14可以看出，總體來(lái)看板長(zhǎng)為75、85 mm時(shí)，部分范圍角域屏蔽效果較好，在12°～23、-12°～-23、48°～51°、-48°～-51°，2個(gè)威脅角域較其余尺寸75 mm與80 mm板長(zhǎng)的屏蔽性能較好。45 mm板長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在4°、-4°這2個(gè)角度屏蔽性能優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)，75 mm 板長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在23°、-23°這2 個(gè)角度屏蔽性能優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)，將所有角度RCS值取均值得表6數(shù)據(jù)。

表6 RCS均值隨百葉間距變化情況Table 6 Mean value of RCS varies with the plate lengths of the louver

圖14 RCS隨百葉結(jié)構(gòu)板長(zhǎng)變化情況Fig.14 RCS changes with the plate lengths of the louver

將RCS 數(shù)據(jù)與流動(dòng)數(shù)據(jù)代入式（1）進(jìn)行計(jì)算得到如圖15 所示結(jié)果，在百葉板長(zhǎng)為65 mm 時(shí)，X為最大值，百葉板長(zhǎng)為105 時(shí)，X為最小值，由此可得，65 mm板長(zhǎng)結(jié)構(gòu)符合本文所需結(jié)構(gòu)要求。

圖15 x隨百葉角度變化Fig.15 x varies with the louver plate lengths

3.4 百葉參數(shù)對(duì)綜合性能的影響分析

將原始計(jì)算數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信噪比：

式中：Ss為壓損的性能指標(biāo)；SL為RCS縮減值的性能指標(biāo)，dB；Y為數(shù)值計(jì)算得到的原始數(shù)據(jù)，即RCS 縮減值和壓力損失的原始數(shù)據(jù)；n為每個(gè)案例的重復(fù)次數(shù)，在本文的數(shù)值模擬中每個(gè)參數(shù)值只進(jìn)行了一次模擬，所以n為1。

計(jì)算各幾何參數(shù)對(duì)RCS 特性和進(jìn)氣特性的貢獻(xiàn)率為：

式中：i為控制因子，k為控制因子之和［16］，得到各個(gè)控制因素對(duì)信噪比RCS 縮減值的影響情況如圖16所示。

圖16 百葉參數(shù)對(duì)信噪比RCS縮減值的貢獻(xiàn)率Fig.16 Contribution rate of louver parameters to SNRRCS

由圖16可以得出結(jié)論，對(duì)RCS縮減值信噪比的貢獻(xiàn)率：百葉角度＞百葉間距＞百葉板長(zhǎng)，其中百葉角度這個(gè)參數(shù)的貢獻(xiàn)率明顯大于其他2 個(gè)參數(shù)，因?yàn)榘偃~角度更直觀地影響著腔體的暴露面積，而且角度的改變使得雷達(dá)反射強(qiáng)度發(fā)生改變的機(jī)理相對(duì)其他2 個(gè)參數(shù)更加復(fù)雜。所以百葉角度對(duì)信噪比的貢獻(xiàn)率更大。

對(duì)壓力損失計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各個(gè)控制因素對(duì)信噪比RCS縮減值的影響情況圖17所示。

圖17 百葉參數(shù)對(duì)信噪比壓力損失的貢獻(xiàn)率Fig.17 Contribution rate of louver parameters to SNRPressure Loss

相較于RCS 縮減值，百葉各參數(shù)對(duì)壓力損失的貢獻(xiàn)率更為均勻，對(duì)信噪比壓力的貢獻(xiàn)率：百葉角度＞百葉板長(zhǎng)＞百葉間距，這是因?yàn)閷?duì)于流動(dòng)性質(zhì)來(lái)說(shuō)百葉角度會(huì)影響氣流進(jìn)氣的偏轉(zhuǎn)角，大的偏轉(zhuǎn)角會(huì)造成較大的進(jìn)氣不均勻性以及造成嚴(yán)重的流動(dòng)分離情況，而百葉間距和百葉板長(zhǎng)2 個(gè)參數(shù)的改變主要是影響流通面積以及百葉板下渦的結(jié)構(gòu)，百葉角度對(duì)壓力損失貢獻(xiàn)率更大。

4 結(jié)論

1)作為一個(gè)腔體結(jié)構(gòu)，對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行屏蔽結(jié)構(gòu)的安裝可以有效縮減進(jìn)氣系統(tǒng)的電磁散射效應(yīng)，百葉結(jié)構(gòu)在完成其電磁屏蔽任務(wù)的同時(shí)，也承擔(dān)著進(jìn)氣任務(wù)。

2)選擇合適的算法進(jìn)行仿真對(duì)于性能的高效分析是很有必要的，低頻算法計(jì)算精準(zhǔn)，而對(duì)于電大尺寸目標(biāo)的仿真消耗資源大、效率小，傳統(tǒng)高頻近似算法在處理腔體這種強(qiáng)散射結(jié)構(gòu)時(shí)精度不高，所以選用改進(jìn)的高頻算法能更好地保證計(jì)算效率和精度。

3)百葉安裝角度為50°、百葉間距為50 mm、百葉板長(zhǎng)為60 mm 時(shí)所得到的結(jié)構(gòu)是在保證優(yōu)異的進(jìn)氣流動(dòng)特性情況下所得到的最優(yōu)RCS 特性結(jié)構(gòu)。對(duì)于RCS 縮減值的貢獻(xiàn)率，3 個(gè)參數(shù)中，百葉角度＞百葉間距＞百葉板長(zhǎng)；對(duì)于壓力損失的貢獻(xiàn)率，3 個(gè)參數(shù)中，百葉角度＞百葉板長(zhǎng)＞百葉間距。