[发明专利]一种散射测试支吊系统可测范围扩展方法及系统

说明书

本发明公开了一种散射测试支吊系统可测范围扩展方法及系统，对现有两支一吊系统采用的大圆扫描方式提出一种优化工作模式，用以扩展散射测试两支一吊系统的可测范围。由于两支一吊系统的大圆扫描方式通过非线性矩阵变换得到雷达散射截面的测量结果，这种测量方式不具备数据的完备性。本发明提出的优化工作模式中，首先通过改变吊绳的长度，在不同的俯仰角α下进行测量，然后通过改变两根支杆的高度差，在不同的横滚角β下进行测量，综合使用两种测量结果。计算表明，相比于一般的工作模式，可测范围可以从64％提升到90％。在支架系统机械设计方面，仅需增加支杆横向间距的微调自由度，这种改变所增加的成本有限，支杆的受力基本没有改变，系统可靠性和安全性不会受到影响。

技术领域

本发明属于低可观测技术领域，具体涉及真实作战隐身飞机RCS测量中一种目标支吊系统可测范围扩展的方法和技术。

背景技术

除传统泡沫支架和低反射金属支架外，近期出现了一种两支一吊支架系统，它们的性能见表1。在缩比模型RCS测量中，主要应用泡沫支架和金属支架。在1:1全尺寸飞机测量中，泡沫支架已经不便于使用，改用金属支架和两支一吊系统。金属支架的转台在支架的顶端(称转顶)，测量时在被测目标上开一个洞，转顶嵌入该洞(消除转顶的反射)。

表1三种支架系统的比较

附图1为两支一吊系统示意图，两支一吊系统中，一维转台台面与地面平行，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。通过调整支杆I和支杆II的高度以及吊绳的长度可以改变飞机的俯仰角α和横滚角β。转台转动带动飞机实现转台方位角变化进行目标的RCS测量。

在两支一吊测量系统中，建立飞机坐标系x’y’z’和转台坐标系xyz，如附图2所示。在飞机坐标系x’y’z’中，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。θ为z’轴与电磁波射线的夹角，称天顶角；为电磁波射线在x’y’平面投影与x’轴的夹角，称方位角，天顶角θ和方位角称为飞机的特征姿态角。在转台坐标系xyz中，xy平面与一维转台台面平行(与地面平行)，z轴与转台台面(地面)垂直。电磁波与旋转轴z垂直。

在RCS测量中，平面波的方向是确定的，飞机通过支架系统改变它在空间的姿态，从而得到雷达散射截面σ(θ,φ)。天顶角θ和方位角表示电磁波射线和飞机的两个特征夹角。当θ∈(0，π)和时，特征姿态θ，将涵盖整个空间区域。两支一吊系统的参数为α，β，通过坐标变换可以计算出对应的姿态角θ，然后获得要求的σ(θ,φ)。

金属支架转顶旋转轴为坐标系的z’轴，电磁波与旋转轴呈倾斜状态，天顶角θ为电磁波射线与z’轴的夹角。转顶旋转角为飞机的方位角机头方向对准电磁波时方位角当电磁波射线与旋转轴倾斜时，姿态角的变化方式称为圆锥扫描。圆锥扫描时给定天顶角θ为常数，转顶旋转方位角变化，进行特征姿态角的均匀采样，可直接得到要求的如图9所示。显然，圆锥扫描可以保证数据的完整性。

两支一吊支撑系统无需在飞机上开洞，对被测飞机没有破坏，因此受到重视。转台坐标系中xy平面与一维转台台面平行(与地面平行)，z轴与转台台面(地面)垂直。电磁波与旋转轴z垂直，给定飞机的俯仰角α和横滚角β后，转台方位角变化带动飞机旋转完成RCS测量，这种姿态角变化方式称为大圆扫描。两支一吊支撑系统的缺点之一是，测量参数α，β，不是要求的特征姿态角θ，因此不能直接得到要求的σ(θ,φ)。