(空軍預(yù)警學(xué)院， 湖北武漢 430019 )

0 引言

在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中，無(wú)人機(jī)作為新一代飛行作戰(zhàn)平臺(tái)，可以對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行臨空偵察，對(duì)重要目標(biāo)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)、抵近和摧毀。為了提高無(wú)人機(jī)的生存和突防打擊能力，隱身技術(shù)在無(wú)人機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。目前隱身技術(shù)主要分為隱身外形設(shè)計(jì)和雷達(dá)吸波材料(RAM)涂敷[1-2]。無(wú)論是采用外形技術(shù)降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面(RCS)，還是對(duì)其表面涂覆RAM，飛行器目標(biāo)RCS的評(píng)估分析和掌握目標(biāo)的強(qiáng)散射區(qū)的分布情況是十分重要的。

許多學(xué)者對(duì)飛行器目標(biāo)強(qiáng)散射區(qū)的提取和局部RAM涂敷進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[3]采用物理光學(xué)法計(jì)算了復(fù)雜目標(biāo)的主要回波源，并分析了RAM涂覆后的散射特性。文獻(xiàn)[4]提出了二維高分辨成像及散射中心提取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隱身飛機(jī)散射特性的快速分析。文獻(xiàn)[5-6]用高階矩量法仿真分析了介質(zhì)涂覆目標(biāo)的雙站散射特性，為介質(zhì)涂覆材料在導(dǎo)彈上的設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了依據(jù)。文獻(xiàn)[7-8]基于射線追蹤法提出了一種確定復(fù)雜目標(biāo)強(qiáng)散射區(qū)的方法，通過(guò)涂覆RAM實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)RCS的有效減縮。針對(duì)飛行器目標(biāo)的RCS計(jì)算多集中于金屬結(jié)構(gòu)，其散射特性分析和強(qiáng)散射區(qū)提取方法通常基于物理光學(xué)、射線追蹤和邊緣繞射原理，此類分析方法通常忽略目標(biāo)各部分相互間的藕合效應(yīng)，雖然具有簡(jiǎn)便、快速的特點(diǎn)，但僅適用于電大尺寸目標(biāo)的電磁散射問(wèn)題，并且對(duì)于幾何構(gòu)形復(fù)雜或金屬介質(zhì)混合目標(biāo)則存在一定困難。而無(wú)人機(jī)多采用金屬介質(zhì)混合目標(biāo)，針對(duì)該類目標(biāo)電磁散射特性分析的報(bào)道還相對(duì)較少。

為此，本文從機(jī)體等效面電流的角度出發(fā)，針對(duì)無(wú)人機(jī)具有內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)和薄介質(zhì)外殼的特點(diǎn)，基于薄介質(zhì)金屬(TDS-PEC)表面積分方程方法，建立無(wú)人機(jī)散射問(wèn)題的電磁場(chǎng)積分方程，通過(guò)矩量法求解得到了無(wú)人機(jī)的面電流分布，仿真分析了ABS塑料、木材和玻璃鋼三種典型介質(zhì)材料為外殼的無(wú)人機(jī)散射特性，基于其單站RCS和在典型入射方向上的等效機(jī)體面電流分布情況確定強(qiáng)散射區(qū)。通過(guò)在強(qiáng)散射區(qū)涂覆RAM，給出了針對(duì)不同介電常數(shù)機(jī)體外殼的RCS減縮方法，有效地降低了機(jī)體面電流分布情況，實(shí)現(xiàn)了良好的RCS減縮效果。

1 RAM涂覆目標(biāo)RCS計(jì)算理論

1.1 基于薄介質(zhì)結(jié)構(gòu)的表面積分方程

在雷達(dá)常用的L、S、C波段，無(wú)人機(jī)的介質(zhì)外殼厚度一般都遠(yuǎn)小于介質(zhì)波長(zhǎng)，薄介質(zhì)上的場(chǎng)在介質(zhì)剖面上可認(rèn)為是常數(shù)。針對(duì)這種薄介質(zhì)層結(jié)構(gòu)，采用TDS-PEC表面積分方程方法相比于其他全波分析方法，對(duì)于計(jì)算具有涂覆介質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)目標(biāo)時(shí)，其計(jì)算量可以大大減少[9]。

對(duì)于無(wú)人機(jī)內(nèi)部金屬，其表面的電場(chǎng)積分方程可表示為

(1)

(2)

式中，k為自由空間的波數(shù)。

對(duì)于常規(guī)電介質(zhì)材料的薄機(jī)體外殼，其相對(duì)磁導(dǎo)率為μr=1，故忽略介質(zhì)中等效磁流對(duì)散射方程的影響，同時(shí)認(rèn)為機(jī)體外殼為封閉的殼體，其邊緣效應(yīng)可以忽略，則薄介質(zhì)中的TDS表面電場(chǎng)積分方程可表示為

(3)

式中,τ為薄介質(zhì)外殼的厚度，Jd為介質(zhì)殼體上的極化電流，考慮其沿表面同時(shí)存在法向分量和切向分量，εr為介質(zhì)殼體的相對(duì)介電常數(shù)，Sd表示介質(zhì)表面。

對(duì)于具有吸波特性的超材料介質(zhì)，其相對(duì)磁導(dǎo)率為μr≠1，介質(zhì)中等效磁流對(duì)散射方程的影響不可忽略。但其涂覆在閉合金屬結(jié)構(gòu)上，則有薄介質(zhì)中電場(chǎng)的切向分量和磁場(chǎng)的法向分量可以忽略，則閉合金屬涂覆吸波超材料的電場(chǎng)積分方程可表示為

(4)

將式(1)、式(3)、式(4)組成聯(lián)立方程，根據(jù)矩量法對(duì)其用RWG基函數(shù)進(jìn)行離散和加權(quán)后得到一系列的矩陣方程，然后在求解該矩陣方程得到所需要的電流系數(shù)，即可求得介質(zhì)和金屬上的面電流分布情況。其有效性和準(zhǔn)確性在文獻(xiàn)[10-11]中進(jìn)行了驗(yàn)證，本文直接采用該方法對(duì)金屬介質(zhì)混合材料無(wú)人機(jī)的面電流分布情況進(jìn)行分析。

1.2 RCS計(jì)算

雷達(dá)散射截面的一般表達(dá)式為

(5)

式中，Esc表示散射電場(chǎng)，Einc表示入射電場(chǎng)。其中基于TDS-PEC方法求解的散射場(chǎng)可表示為

(6)

1.3 RAM參數(shù)設(shè)計(jì)

具有金屬背板的單層RAM吸波涂層對(duì)于單頻點(diǎn)電磁波具有良好的吸波性能，結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要設(shè)計(jì)參數(shù)為復(fù)介電常數(shù)ε、復(fù)磁導(dǎo)率μ和涂覆厚度d，其中涂覆厚度一般小于1/4波長(zhǎng)，復(fù)磁導(dǎo)率一般復(fù)值模小于10，幅角小于45°[12]。具體參數(shù)可通過(guò)傳輸線理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 涂覆單層吸波示意圖

根據(jù)正入射條件下的傳輸線理論，從吸波層表面看向區(qū)域3的輸入阻抗為

(7)

吸波層表面的電壓反射系數(shù)為

(8)

當(dāng)反射系數(shù)Γ=0時(shí)，有Zin=Z1。當(dāng)區(qū)域3中為金屬時(shí)，其特性阻抗Z3=0，根據(jù)式(7)可以得

(9)

當(dāng)區(qū)域2中的介質(zhì)參數(shù)μr，εr和d滿足方程(9)，則入射波通過(guò)區(qū)域2時(shí)，被區(qū)域2完全吸收。

當(dāng)區(qū)域3為空氣時(shí)，其特性阻抗與區(qū)域1相同，即Z3=Z1，當(dāng)反射系數(shù)Γ=0時(shí)，根據(jù)式(7)可以得

(10)

則入射波通過(guò)區(qū)域2時(shí)具有透射和吸波特性，而不具有反射特性。

2 典型介質(zhì)材料外殼的散射特性分析

采用TDS-PEC方法對(duì)ABS塑料、木材和玻璃鋼三種典型介質(zhì)材料為機(jī)體外殼的金屬介質(zhì)混合無(wú)人機(jī)目標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算，給出垂直極化波入射條件下，水平方位面上的單站RCS仿真結(jié)果。在實(shí)際作戰(zhàn)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的巡航和突防是最主要的兩個(gè)階段，巡航時(shí)，飛機(jī)一般作側(cè)向平飛運(yùn)動(dòng)，飛機(jī)的側(cè)向暴露給雷達(dá)；而在突防過(guò)程中，飛機(jī)的鼻錐方向是威脅最大的方向，且這兩個(gè)方向下的無(wú)人機(jī)單站RCS具有較大值。因此將這兩個(gè)方向作為典型入射方向進(jìn)行分析，根據(jù)該入射條件下的等效面電流分布情況作為強(qiáng)散射區(qū)提取的依據(jù)。相對(duì)于無(wú)人機(jī)體坐標(biāo)系電磁波入射方向如圖2(a)所示，入射波從水平方位面內(nèi)入射，俯仰角為0°，方位角為φ。當(dāng)φ=0°時(shí)，入射波從機(jī)頭方向入射；當(dāng)φ=90°時(shí)，入射波從機(jī)身側(cè)向入射；當(dāng)φ=180°時(shí)，入射波從機(jī)尾方向入射。

假設(shè)金屬介質(zhì)混合結(jié)構(gòu)無(wú)人機(jī)身長(zhǎng)為1.20 m，翼展為1.06 m。無(wú)人機(jī)外殼采用介質(zhì)材料，厚度為5 mm，內(nèi)部器件為金屬結(jié)構(gòu)。利用Solidworks軟件建立三維金屬介質(zhì)混合材料無(wú)人機(jī)模型，通過(guò)Hyermesh對(duì)模型簡(jiǎn)化和修復(fù)，并產(chǎn)生仿真計(jì)算所需的高質(zhì)量網(wǎng)格[13]，其內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示，灰色部分為介質(zhì)機(jī)體外殼，黃色部分為內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)。仿真分析該目標(biāo)垂直極化入射條件下的單站RCS，計(jì)算頻點(diǎn)為3 GHz。

(a) 整機(jī)圖

(b) 內(nèi)部剖面圖圖2 無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)模型

2.1 ABS塑料

ABS工程塑料為最為常見(jiàn)的機(jī)體外殼材料，其質(zhì)量輕，易加工和塑形，是透射性良好的介質(zhì)材料，其典型的相對(duì)介電常數(shù)εr=1.5,tanδ=0.001。對(duì)ABS塑料材質(zhì)為機(jī)體外殼的金屬介質(zhì)混合無(wú)人機(jī)進(jìn)行仿真。其水平方位面上的單站RCS結(jié)果如圖3中實(shí)線所示，可以看出，其主要反射方向?yàn)?°，90°，180°，其中0°方向上的散射主要由機(jī)頭金屬部件產(chǎn)生，90°方向上的散射主要由機(jī)身側(cè)面金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，在180°方向散射主要由機(jī)尾電機(jī)產(chǎn)生，65°方向散射由機(jī)頭、機(jī)身中部結(jié)構(gòu)在該方向的散射同相疊加產(chǎn)生。

圖3 涂覆RAM后無(wú)人機(jī)單站RCS減縮效果比較

仿真分析垂直極化波沿機(jī)頭方向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖4(a)所示，沿機(jī)身側(cè)向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖4(b)所示。通過(guò)對(duì)機(jī)體面電流的比較分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)身面電流在機(jī)體內(nèi)部金屬部件上分布較強(qiáng)，散射主要由機(jī)體內(nèi)部的金屬零件產(chǎn)生，在介質(zhì)結(jié)構(gòu)機(jī)體外殼上并未形成較大的面電流分布，其對(duì)目標(biāo)RCS貢獻(xiàn)較小。在機(jī)頭方向入射時(shí)，在機(jī)體各個(gè)內(nèi)部金屬部件的前端產(chǎn)生了較大的面電流分布，在機(jī)身側(cè)向入射時(shí)，在機(jī)體內(nèi)部各金屬部件的側(cè)面產(chǎn)生了較大的面電流分布，因此確定強(qiáng)散射區(qū)為機(jī)體內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖4 ABS材質(zhì)無(wú)人機(jī)的面電流分布

為進(jìn)一步驗(yàn)證，ABS金屬混合材質(zhì)無(wú)人機(jī)的強(qiáng)散射貢獻(xiàn)區(qū)為機(jī)體內(nèi)部金屬部件，根據(jù)2.2節(jié)設(shè)計(jì)一種工作在3 GHz的薄RAM材料，其RAM參數(shù)為：相對(duì)介電常數(shù)εr=16∠30°, 相對(duì)磁導(dǎo)率μr=25∠20°, 涂敷厚度d=2.6 mm，該參數(shù)滿足式(3)，使其對(duì)3 GHz頻點(diǎn)的入射波具有良好的吸波效果。

仿真分析RAM涂敷在機(jī)體內(nèi)部金屬后的無(wú)人機(jī)散射特性，水平方位面上的單站RCS結(jié)果如圖3中虛線所示，可以看出，在大多數(shù)角域的單站RCS減縮效果明顯。在0°方向上RCS降低了 -19.2 dB，在90°方向上RCS降低了-5.2 dB，在180°方向上RCS降低了-12.8 dB。在40°和120°角度上RCS 降低較小，可能的原因是部分金屬結(jié)構(gòu)的邊緣為直角結(jié)構(gòu)，RAM涂覆在金屬棱邊處時(shí)的吸波性能較差，導(dǎo)致RCS減縮效果不佳。無(wú)人機(jī)等效面電流分布情況如圖5所示，其中在機(jī)頭方向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖5(a)所示，在機(jī)身側(cè)向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖5(b)所示。可以看出，RAM涂覆明顯降低了內(nèi)部金屬部件上的等效面電流分布情況。對(duì)于低介電常數(shù)的介質(zhì)材料，薄機(jī)體外殼主要成透波特性，在機(jī)體外殼上形成的等效面電流分布較弱，針對(duì)機(jī)體內(nèi)部金屬部件的RAM涂覆可以實(shí)現(xiàn)良好的RCS減縮效果。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖5 機(jī)體內(nèi)部涂覆RAM后無(wú)人機(jī)面電流分布

2.2 木材

木材為傳統(tǒng)的機(jī)體材料，具有良好的韌性且不易變形，能在較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的材料特性，干燥的木材是透射性良好的介質(zhì)材料，其典型的相對(duì)介電常數(shù)為εr=2.8,tanδ=0.002。針對(duì)機(jī)體外殼為木材的金屬介質(zhì)混合無(wú)人機(jī)，仿真分析其在水平方位面內(nèi)的單站RCS。仿真結(jié)果如圖6中實(shí)線所示，可以看出，其主要反射方向?yàn)?°,30°,70°,90°,150°和180°，其中0°方向散射主要由機(jī)頭金屬部件產(chǎn)生，30°和70°方向上的散射主要由機(jī)身側(cè)面和機(jī)身機(jī)翼前沿交匯處產(chǎn)生，90°方向散射主要由機(jī)身側(cè)面產(chǎn)生，150°方向散射由機(jī)身中部金屬部件和機(jī)尾電機(jī)在該方向的散射同相疊加產(chǎn)生，180°方向散射主要由機(jī)尾電機(jī)產(chǎn)生。

圖6 涂覆RAM后無(wú)人機(jī)單站RCS減縮效果比較

垂直極化波在機(jī)頭方向和機(jī)身側(cè)向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖7(a)、(b)所示。通過(guò)對(duì)機(jī)體面電流的比較分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)身面電流在機(jī)體內(nèi)部金屬部件上分布較強(qiáng)，RCS強(qiáng)反射部位主要通過(guò)機(jī)體內(nèi)部的金屬零件完成，在機(jī)身側(cè)面和機(jī)身機(jī)翼前沿交匯處，以及介質(zhì)材料垂尾上形成了較強(qiáng)的等效面電流分布，在介質(zhì)結(jié)構(gòu)的機(jī)翼上并未形成較大的面電流分布，機(jī)體外殼整體對(duì)RCS貢獻(xiàn)較小。在機(jī)頭方向入射時(shí)，在機(jī)體各個(gè)內(nèi)部金屬部件的前端和介質(zhì)材料垂尾上產(chǎn)生了較大的面電流分布，在機(jī)身側(cè)向入射時(shí)，在機(jī)體內(nèi)部各金屬部件和機(jī)身圓柱的側(cè)面產(chǎn)生了較大的面電流分布，因此確定強(qiáng)散射區(qū)為機(jī)體內(nèi)部金屬、機(jī)身側(cè)面和機(jī)身機(jī)翼前沿交匯處和垂尾部分。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖7 木材材質(zhì)無(wú)人機(jī)的面電流分布

為了實(shí)現(xiàn)RCS減縮效果，降低機(jī)體上產(chǎn)生的等效面電流分布，在強(qiáng)散射區(qū)涂覆RAM，其參數(shù)與2.1節(jié)中的RAM參數(shù)相同。其水平方位面內(nèi)的單站RCS結(jié)果如圖6中虛線所示，可以看出，在大多數(shù)角域的單站RCS減縮效果明顯，在散射較強(qiáng)的幾個(gè)方向上均實(shí)現(xiàn)了-7 dB以上的RCS減縮效果。只是在40°和120°角度上RCS 降低較小，與2.1節(jié)中相類似。無(wú)人機(jī)等效面電流分布情況如圖8所示，其中在機(jī)頭方向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖8(a)所示，在機(jī)身側(cè)向入射時(shí)激勵(lì)的機(jī)體面電流分布如圖8(b)所示?？梢钥闯?，RAM涂覆明顯降低了強(qiáng)散射區(qū)上的等效面電流分布情況，實(shí)現(xiàn)了良好的RCS減縮效果。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖8 機(jī)體內(nèi)部涂覆RAM后無(wú)人機(jī)面電流分布

2.3 玻璃鋼

除了低介電常數(shù)的薄介質(zhì)材料，玻璃鋼常作為無(wú)人機(jī)機(jī)體外殼來(lái)改善機(jī)體強(qiáng)度，其具有質(zhì)輕而硬、不導(dǎo)電、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕等特性。由于所使用的樹(shù)脂和纖維材料不同，材料的電參數(shù)差異較大，且具有較大的介電常數(shù)和損耗正切值。這里選取一種常用的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維作為機(jī)體外殼，其典型相對(duì)介電常數(shù)為εr=4.5,tanδ=0.005。對(duì)金屬介質(zhì)混合無(wú)人機(jī)的水平方位面內(nèi)的單站RCS進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖9中實(shí)線所示，可以看出，由于金屬外殼的散射特性增強(qiáng)，無(wú)人機(jī)在多個(gè)入射方向上均具有較強(qiáng)的散射特性。

圖9 涂覆RAM后無(wú)人機(jī)單站RCS減縮效果比較

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖10 玻璃鋼材質(zhì)無(wú)人機(jī)的面電流分布

機(jī)體面電流分布如圖10所示，當(dāng)入射波從機(jī)頭方向入射時(shí)形成的機(jī)體面電流分布如圖10(a)所示，當(dāng)入射波從機(jī)身側(cè)向入射時(shí)形成的機(jī)體面電流分布如圖10(b)所示。通過(guò)對(duì)機(jī)體面電流的比較分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)體外殼介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)升高，其散射作用更加明顯，在機(jī)體外殼上形成的等效面電流變大，其對(duì)RCS的貢獻(xiàn)不可忽略。在機(jī)頭方向入射和機(jī)身側(cè)向入射時(shí)，由于機(jī)體外殼的散射和耦合作用，機(jī)身內(nèi)部金屬部件的前端和側(cè)向均產(chǎn)生了較大的面電流分布，且在介質(zhì)材料的垂尾和機(jī)翼上也形成了較強(qiáng)的面電流分布。

為了降低玻璃鋼金屬混合材質(zhì)無(wú)人機(jī)的RCS，根據(jù)其介質(zhì)機(jī)體外殼的等效面電流分布特性，提出3種RAM涂覆方式，方案1只對(duì)內(nèi)部金屬部件上涂覆RAM材料，其參數(shù)與2.1節(jié)中的材料參數(shù)相同。方案2對(duì)全機(jī)身涂覆具有金屬襯底的RAM材料，方案3在機(jī)體內(nèi)部涂覆RAM，同時(shí)在機(jī)體外殼中添加鐵氧體粉末，增加材料的相對(duì)磁導(dǎo)率[14-15]，設(shè)機(jī)體外殼的相對(duì)磁導(dǎo)率與相對(duì)介電常數(shù)相等，通過(guò)式(10)可以看出，此時(shí)材料的反射特性較小,主要體現(xiàn)為透射或吸波特性。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖11 機(jī)體內(nèi)部涂覆RAM后無(wú)人機(jī)面電流分布

仿真分析3種方案的RCS減縮性能，對(duì)于采用涂覆方案1的無(wú)人機(jī)，其在水平方位面上的單站RCS仿真結(jié)果如圖9中的紅色圓圈標(biāo)記的虛線所示。在機(jī)體外殼材質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)較高時(shí)，只對(duì)內(nèi)部金屬部件涂覆RAM的減縮效果并不理想，在30°,60°,90°和140°等方向上幾乎沒(méi)有減縮效果。對(duì)其在機(jī)頭方向入射和機(jī)身側(cè)向入射時(shí)形成的機(jī)體面電流分析如圖11所示，可以看出相比于低相對(duì)介電常數(shù)的介質(zhì)，方案1仍在玻璃鋼材質(zhì)的機(jī)體外殼上形成了較大的面電流分布情況，其對(duì)RCS的貢獻(xiàn)較大，僅對(duì)機(jī)體內(nèi)部金屬部件無(wú)法實(shí)現(xiàn)較好的RCS減縮效果。

采用減縮方案2的無(wú)人機(jī)，其在水平方位面內(nèi)的單站RCS仿真結(jié)果如圖9中藍(lán)色倒三角標(biāo)記的虛線所示，其整體RCS減縮效果略好于方案1，但在30°,90°,140°方向上的減縮效果較差。在機(jī)頭方向入射和機(jī)身側(cè)向入射時(shí)形成的機(jī)體面電流如圖12所示，方案2降低了無(wú)人機(jī)整機(jī)的面電流分布效果，但大尺寸的介質(zhì)機(jī)體外殼均對(duì)RCS產(chǎn)生了貢獻(xiàn)。在機(jī)頭、機(jī)翼前緣和機(jī)身外殼側(cè)向部位存在曲率變化較大區(qū)域，該部位上RAM的吸波效果較差，雖然對(duì)整機(jī)進(jìn)行了RAM材料涂覆，但其帶來(lái)的減縮效果并不明顯，且全機(jī)涂覆需要較高的RAM材料成本。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖12 全機(jī)身涂覆RAM后無(wú)人機(jī)面電流分布

對(duì)于采用涂覆方案3的無(wú)人機(jī)，其在水平方位面上的單站RCS仿真結(jié)果如圖9中的綠色正三角標(biāo)記的虛線所示，其整體RCS減縮效果相比于方案1、2更為明顯，在0°方向上RCS降低了-22.0 dB，在90°方向上RCS降低了-7.9 dB，在180°方向上RCS降低了-5.8 dB。對(duì)其在機(jī)頭方向入射和機(jī)身側(cè)向入射時(shí)形成的機(jī)體面電流分析如圖13所示，由于調(diào)整了機(jī)體外殼材料的相對(duì)磁導(dǎo)率，改善了介質(zhì)結(jié)構(gòu)機(jī)身對(duì)電磁波的透射性能，使其機(jī)身上形成的等效面電流大大降低，使得對(duì)RCS貢獻(xiàn)的等效面電流分布集中在內(nèi)部金屬部件上，并通過(guò)涂覆RAM的方式進(jìn)行集中吸收，最后實(shí)現(xiàn)了良好的RCS減縮效果。

(a) 機(jī)頭方向入射

(b) 機(jī)身側(cè)向入射圖13 透射性材料機(jī)體外殼和內(nèi)部涂覆RAM后無(wú)人機(jī)面電流分布

3 結(jié)束語(yǔ)

本文從機(jī)體等效面電流的角度出發(fā)，針對(duì)無(wú)人機(jī)具有內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)和薄介質(zhì)外殼的特點(diǎn)，基于TDS-PEC方法建立無(wú)人機(jī)散射問(wèn)題的電磁場(chǎng)積分方程，通過(guò)矩量法求解得到了無(wú)人機(jī)的面電流分布，分析其單站RCS特點(diǎn)和在典型入射方向時(shí)的等效機(jī)體面電流分布情況，并確定強(qiáng)散射區(qū)。通過(guò)對(duì)強(qiáng)散射部位涂敷RAM材料，降低了機(jī)體面電流分布，實(shí)現(xiàn)了良好的RCS減縮效果。當(dāng)機(jī)體外殼的介電常數(shù)較低時(shí)，其強(qiáng)散射區(qū)主要集中在內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)上，隨著介電常數(shù)的增加，其薄介質(zhì)外殼對(duì)RCS的貢獻(xiàn)不可忽略，并在殼體上形成新的強(qiáng)散射區(qū)。通過(guò)改善非金屬材質(zhì)機(jī)體外殼的透射性，使得強(qiáng)散射區(qū)域集中在具有RAM涂覆的內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)上，相比于全身RAM涂覆，實(shí)現(xiàn)了良好的RCS減縮效果的同時(shí)，減少了RAM的涂覆成本，研究結(jié)果對(duì)無(wú)人機(jī)的隱身設(shè)計(jì)具有參考意義。