摘要：本文从外形隐身技术原理和方舱反雷达隐身特点出发，设计了一种适用于方舱的反雷达外形隐身结构，并利用CST高频电磁仿真软件进行了计算分析。与传统舱体相比，采用外形隐身结构的方舱的雷达散射截面在空中武器平台的威胁范围内有明显的减小。
关键词：外形隐身结构；方舱；雷达散射截面
中图分类号：TN974 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）12-0031-02
Abstract：In this paper， based on the principle of appearance stealth technology and the anti-radar stealth characteristics of shelters， an anti-radar profile stealth structure suitable for shelters is designed and calculated using CST high-frequency electromagnetic simulation software. Compared with conventional cabins， the radar cross-section of shelters using contoured stealth structures is significantly reduced within the threat range of aerial weapon platforms.
Keywords：shape stealth structure； square cabin； radar cross section
引言
雷达是目前最有效最主要的远程电子探测手段。对于一切军事目标来说，雷达技术都构成了致命的威胁，雷达隐身自然成为一种最重要的隐身[1]。方舱作为重要的军事装备，采用大板拼接式的外形结构，具有十分明显的雷达目标特征信号，因此具有一定的雷达隐身性能，对于提高其战场生存力具有重要意义。
目前，外形隐身技术已被应用于研制隐形飞机[2]、隐形导弹[3]、隐形舰船[4]等各种隐形武器装备，但是对于方舱，隐身还只处于使用吸波涂料的阶段，外形隐身尚未提及。对此，作者提出了一种针对方舱的外形隐身结构。与传统结构相比，隐身结构雷达反射系数有明显的缩减。
1 基本单元RCS特性分析
采用基于SBR算法的电磁仿真软件CST中的A仿真器对图1中竖直平板、斜面和楔形结构的电磁散射特性进行了计算。计算时，金属平板和四种整形结构模型尺寸均设为w*l=2m*4m，材料均选择理想电导体（PEC），斜面和楔形最高处高度均为0.1m；入射波为平面正弦波，仰角为0°，入射频率为10GHz，方位角范围为0°～180°。
由图2可以清楚的看到，在仰角为0°的水平面内，与竖直平板相比，倾斜表面和楔形结构都有明显的RCS缩减。
2方舱反雷达隐身结构设计
方舱外蒙皮一般都采用金属板结构以实现电磁屏蔽，但是金属板结构也容易被雷达所探测发现。对方舱舱体的设计，应尽可能消除舱体与地面及驾驶室所构成的角反射器结构，并且尽可能避免雷达波在舱体大板上产生镜面反射，达到减小舱体RCS的目的。
2.1 方舱大板结构设计
根据两面角反射器RCS 减缩量公式：
R≈20lg （ k6sinτcosγ） ， γ= arctanb/a
式中a、b 分别表示两面角较大一面和较小一面的宽度；τ表示夹角偏离90°的角度； k =2π/λ，表示自由空间波数，其中的λ表示入射雷达波波长。
可知，夹角偏离90°的角度越大，RCS的减缩量越大；倾斜角度越大，沿原路返回的雷达波就越少，RCS 也就越小。
由图2可知，平板倾角越大，RCS也就越小。但是平板傾斜角度太大，会影响其有效容积。因此，我们可以将舱体设计为倒置的四棱台，受舱体宽度和容积要求的限制，棱台各面倾角应控制在2°以内，或者将方舱大板压制为倾斜角度大于最大下视角的多棱面波纹板结构。
下图3所示为面积为2m*4m直立平板、倾角为1°、倾角为2°的平板以及倾角为20°的多棱面波纹板的最大RCS对比。由图3可以看出，俯仰角为70°～90°的范围内，倾角为20°的波纹板在比平板的RCS减缩了20dB左右。
因此，方舱大板可采用轻型高强度非金属材料+金属多棱面波纹+非金属内外蒙皮的隐身复合夹芯板，替代传统厢式车中聚氨酯泡沫填充金属骨架的结构形式[6]，有效减小RCS。
2.2 整舱设计
如图4所示为整舱的隐身设计结构示意图，方舱左右侧板及前后端板采用轻隐身复合夹芯板，以减小方舱的角反射器和镜面反射问题；同时，将大板拼接处圆滑过渡处理，以方舱的减小边缘绕射问题。
图6所示为地面做为理想反射体时，（a）传统舱体、 （b） 隐身复合夹芯板+直角角铝、（c） 隐身复合夹芯板+圆弧角铝，三种结构在俯仰角 90º时，方位角在0º～180º之间变化的RCS值。
如图5和图6所示，与（a）传统舱体、 （b） 隐身复合夹芯板+直角角铝相比，（c） 隐身复合夹芯板+圆弧角铝的舱体侧面在方位面和俯仰面均有不同程度的RCS减缩。（a）传统舱体侧面RCS最大值为58.8dBsm，而（c） 隐身复合夹芯板+圆弧角铝的舱体侧面RCS最大值为37.5dBsm，有约20dB的RCS减缩。
3 结论
本文提出了其中一种结构简单，易于加工的方舱外形隐身结构，并利用CST高频电磁仿真软件进行了计算分析。计算结果表明，与传统舱体相比，该隐身结构在俯仰面和方位面内有不同程度的RCS减缩，其中最大回波减小了约20dB。
参考文献
[1]刁鸣.雷达对抗技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 2007
[2]胡添元.飞行器外形隐身优化方法及应用研究[D].南京：南京航空航天大学，2006
[3]胡生亮，金嘉旺，李仙茂.战斧巡航导弹及其制导系统的电子对抗策略分析[J].现代防御技术，2004， 32（3）：35～37
[4]田义宏，颜仲新.舰艇外形隐身技术的理论与实效性分析[J].飞航导弹.2006， （5）： 38～41
[5]徐伟，金文丽，李盛蔚.高原型宿营方舱设计[J].指挥信息系统与技术，2015， 6（4） ：95-96
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