一种可变RCS角反射器及无人直升机靶机

技术领域

本发明涉及旋翼类飞行器技术领域，特别是涉及一种可变RCS角反射器及无人直升机靶机。

背景技术

在现代战场上，隐身飞行器发挥着愈发重要的作用，直升机的作战能力、生存能力很大程度上与直升机的雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)相关。RCS是表征目标在雷达波照射下产生的回波强度大小的一种物理量，RCS越大，则目标越容易被敌方雷达发现，生存能力越弱。

在实战演练中，直升机靶机RCS模拟应符合实战直升机RCS要求，因此，直升机靶机RCS的模拟技术对现代战争意义重大。通常情况下，实战演练若要以某一型号直升机为攻击目标，则需要尽量模拟出该攻击目标各方位的RCS，但考虑经济因素、工艺技术等各方面限制，制造全尺寸直升机靶机难度较大，因此在实战演练中大多通过缩比直升机靶机代替全尺寸直升机靶机进行模拟。但是，缩比直升机靶机的RCS与全尺寸靶机的RCS相差较远，不符合实战直升机RCS要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变RCS角反射器及无人直升机靶机，通过在缩比直升机靶机上挂载角反射器，增加缩比直升机靶机的RCS从而达到或接近全尺寸靶机的RCS，并且通过改变角反射器挡板夹角从而改变靶机RCS的大小，以便模拟出不同RCS的直升机靶机目标。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种角反射器，包括：

同心挡板、偏心挡板和固定连接件；

所述同心挡板与所述固定连接件可拆卸连接；所述同心挡板的可活动部与所述固定连接件表面形成第一角区；所述同心挡板的可活动部调节与所述固定连接件表面形成的夹角，改变所述第一角区的大小；

所述同心挡板的固定部与所述偏心挡板的固定部可拆卸连接；所述偏心挡板的可活动部与所述固定连接件表面形成第二角区；所述偏心挡板的可活动部调节与所述固定连接件表面形成的夹角，改变所述第二角区的大小。

可选的，所述同心挡板，具体包括：

第一同心板、第二同心板和第一转动轴；

所述第一同心板通过所述第一转动轴与所述第二同心板连接，所述第一转动轴转动改变所述第一同心板与所述第二同心板所成夹角的大小；所述第一转动轴可拆卸设置在所述固定连接件上；所述第一同心板、第二同心板和所述固定连接件形成第一角区。

可选的，所述偏心挡板，具体包括：

第一偏心板、第二偏心板和第二转动轴；

所述第一偏心板通过所述第二转动轴与所述第二偏心板连接，所述第二转动轴可拆卸设置在所述第一转动轴的凹槽内；所述第二转动轴转动改变所述第一偏心板与所述第二偏心板所成夹角的大小；所述第一偏心板、第二偏心板和所述固定连接件形成第二角区。

可选的，

所述第一转动轴的一侧设置有固定螺母，所述第一转动轴与所述第二转动轴通过所述固定螺母固定连接；

所述第一转动轴的另一侧设置有凸台，所述凸台内设有螺纹孔，所述第一转动轴通过所述凸台与所述固定连接件通过螺钉固定连接。

可选的，

所述第一同心板、所述第二同心板、所述第一偏心板和所述第二偏心板均为三角形板。

可选的，所述固定连接件为圆板。

可选的，

所述第一同心板、所述第二同心板、所述第一偏心板、所述第二偏心板和所述固定连接件均为金属导电材质。

本发明还提供一种无人直升机靶机，包括：

无人直升机靶机和靶机角反射器组合装置；所述靶机角反射器组合装置铆接在无人直升机靶机机身两侧；

所述靶机角反射器组合装置包括两个如上所述的角反射器，两个所述角反射器的固定连接件接触连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种可变RCS角反射器，包括同心挡板、偏心挡板和固定连接件；同心挡板与固定连接件可拆卸连接；同心挡板的可活动部与固定连接件表面形成第一角区；同心挡板的可活动部调节与固定连接件表面形成的夹角，改变第一角区的大小；同心挡板的固定部与偏心挡板的固定部可拆卸连接；偏心挡板的可活动部与固定连接件表面形成第二角区；偏心挡板的可活动部调节与固定连接件表面形成的夹角，改变第二角区的大小。本发明通过改变同心挡板与固定连接件的角度，或者改变偏心挡板与固定连接件的角度，能够实现RCS可变。

此外，将两个同心板和两个偏心板设置为三角形板，将固定连接件设置为圆板，能够避免三角挡板在旋转过程中外露，保证角反射器有足够的有效反射面积。

本发明还提出了一种无人直升机靶机，通过在缩比直升机靶机上挂载角反射器，增加缩比直升机靶机的RCS从而达到或接近全尺寸靶机的RCS，并且通过改变角反射器挡板夹角从而改变靶机RCS的大小，以便模拟出不同RCS的直升机靶机目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中角反射器结构示意图；

图2为本发明实施例中角反射器俯视图、45°侧视图；

图3为本发明实施例中同心挡板结构图；

图4为本发明实施例中同心挡板正视图、俯视图；

图5为本发明实施例中偏心三角挡板结构图；

图6为本发明实施例中偏心三角挡板正视图、俯视图；

图7为本发明实施例中靶机角反射器组合装置示意图；

图8为本发明实施例中未挂载角反射器的无人直升机靶机示意图；

图9为本发明实施例中挂载了角反射器的无人直升机靶机示意图；

图10为本发明实施例中0°姿态角三种情形的周向单站RCS示意图；

图11为本发明实施例中0°姿态角三种情形的周向单站RCS对比示意图；

图12为本发明实施例中0°姿态角半尺寸靶机挂载不同夹角反射器的RCS对比示意图；

图13为本发明实施例中+10°俯仰角、-5°滚转角靶机的三种情形RCS对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可变RCS角反射器及无人直升机靶机，通过在缩比直升机靶机上挂载角反射器，增加缩比直升机靶机的RCS从而达到或接近全尺寸靶机的RCS，并且通过改变角反射器挡板夹角从而改变靶机RCS的大小，以便模拟出不同RCS的直升机靶机目标。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1-6所示，其中，图2(a)为角反射器俯视图，图2(b)为45°侧视图，图4(a)为同心挡板正视图，图4(b)为同心挡板俯视图，图6(a)为偏心挡板正视图，图6(b)为偏心挡板俯视图。本发明提供的一种可变RCS角反射器，包括：同心挡板4、偏心挡板5和固定连接件3。

同心挡板4与固定连接件3可拆卸连接；同心挡板4的可活动部与固定连接件3表面形成第一角区；同心挡板4的可活动部调节与固定连接件3表面形成的夹角，改变第一角区的大小；同心挡板4的固定部与偏心挡板5的固定部可拆卸连接；偏心挡板5的可活动部与固定连接件3表面形成第二角区；偏心挡板5的可活动部调节与固定连接件3表面形成的夹角，改变第二角区的大小。

同心挡板4，具体包括：第一同心板、第二同心板和第一转动轴。第一同心板通过第一转动轴与第二同心板连接，第一转动轴转动改变第一同心板与第二同心板所成夹角的大小；第一转动轴可拆卸设置在固定连接件3上；第一同心板、第二同心板和固定连接件3形成第一角区。

偏心挡板5，具体包括：第一偏心板、第二偏心板和第二转动轴。第一偏心板通过第二转动轴与第二偏心板连接，第二转动轴可拆卸设置在第一转动轴的凹槽内；第二转动轴转动改变第一偏心板与第二偏心板所成夹角的大小；第一偏心板、第二偏心板和固定连接件3形成第二角区。

第一同心板、第二同心板、第一偏心板和第二偏心板均为三角形板；固定连接件3为圆板；第一同心板、第二同心板、第一偏心板、第二偏心板和固定连接件3均为金属导电材质。

第一转动轴的一侧设置有固定螺母6，第一转动轴与第二转动轴通过固定螺母6固定连接；第一转动轴的另一侧设置有凸台7，凸台7内设有螺纹孔，第一转动轴通过凸台7与固定连接件3通过螺钉固定连接。用螺钉将同心挡板4与固定连接件3固连，此时偏心挡板的位置关系也得到确定。松开固连螺母6和凸台7处的螺钉，同心挡板与偏心挡板就能以转动轴为基准在任意范围内变化角度，调整到所需角度时拧紧螺钉和螺母即可将各部件固定。偏心挡板的两个三角板相对于第二转动轴设计为偏心几何关系(如图6(b)所示)，以保证同心板和偏心板夹角在0°时能够保持紧密贴合。

如图7-9所示，其中，图9(a)为单侧角反射器的靶机示意图，图9(b)为双侧角反射器的靶机示意图。本发明提供一种无人直升机靶机，无人直升机靶机包括：无人直升机靶机1和靶机角反射器组合装置；靶机角反射器组合装置铆接在无人直升机靶机1机身两侧；靶机角反射器组合装置包括两个角反射器2，两个角反射器的固定连接件3接触连接。

本发明在直升机靶机原型机机身两侧武器挂架处分别铆接挂载一组角反射器，一组角反射器由两个单体角反射器结构组成，单体角反射器上的两块三角挡板之间的夹角可沿中心轴变化，以改变整个直升机靶机的RCS。通过在已有直升机靶机原准机模型机身两侧，原武器挂架处挂载角反射器结构，此角反射器结构单侧的两块挡板能够以其中心轴为基准变换夹角(本发明定义的夹角是由两块三角挡板所构成的朝向机头正方向轴线的夹角，如图9)，不同的夹角即可让直升机靶机在一定范围内得到不同的雷达散射特性，能够模拟出不同RCS的直升机目标。

本发明将靶机模型姿态角设置为0°姿态角，即俯仰角和滚转角均为0°，通过分别对未挂载角反射器的全尺寸靶机模型和半尺寸靶机模型(按1:2缩比)、以及挂载了角反射器(两块三角挡板成90°夹角)的半尺寸靶机模型三种情形进行RCS仿真计算，基于射线寻迹几何光学(RL-GO)方法，使用平面电磁波照射，根据表1常用探测雷达波段统计概率，选取雷达波入射频率为10GHz(X波段)，垂直极化，得到其在水平范围(0°至360°，步进1°，机头指向0°，俯视角度逆时针旋转)内的周向单站RCS，计算结果如图10(a)、(b)、(c)所示，图10(a)为0°姿态角全尺寸机体情形的周向单站RCS示意图，图10(b)为0°姿态角半尺寸机体情形的周向单站RCS示意图，图10(c)为0°姿态角半尺寸加90°反射器机体情形的周向单站RCS示意图。经计算，未挂载角反射器时，全尺寸靶机模型的平均周向单站RCS约为22.8dBsm，半尺寸靶机模型的平均周向单站RCS约为14.8dBsm；挂载角反射器后的半尺寸靶机模型平均周向单站RCS达到19.2dBsm，相较于未挂载角反射器增大了4.4dBsm，半尺寸靶机和全尺寸靶机的平均周向单站RCS差距由8dBsm降低到3.6dBsm。

表1常用探测雷达波段统计概率

将上述0°姿态角三种计算情形下的0°至360°全部RCS结果进行对比，如图11，可以看到全尺寸靶机与挂载角反射器的半尺寸靶机在1°至60°、83°至89°、271°至277°以及300°至359°等角域的RCS数值和变化趋势十分接近。将全尺寸靶机和半尺寸加90°挂载靶机0°-360°的RCS分段整理，如表2，可以看到在0°-60°、141°-260°、301°-360°等范围内，半尺寸靶机和全尺寸靶机的平均周向单站RCS差距小于平均差距3.6dBsm，差距最低可以达到1.26dBsm，特别是在靶机头向角域(0°-20°和341°-360°)和尾向角域(160°-200°)内，平均差值分别只有1.47dBsm和1.26dBsm，说明通过在半尺寸靶机上挂载角反射器可以较为接近地在头向和尾向方位模拟出全尺寸直升机的实际RCS。

表2 0°姿态角全尺寸与半尺寸加90°挂载靶机周向单站RCS结果分析

改变角反射器三角挡板间夹角为60°和120°，再次在0°姿态角下对挂载角反射器的半尺寸靶机模型进行RCS仿真计算，如图12所示。得到角反射器60°工况下靶机的平均周向单站RCS约为18dBsm，120°工况下约为14.8dBsm。证明通过改变角反射器挡板的夹角，可以达到改变直升机靶机整体RCS的效果，以模拟不同RCS的直升机目标。

为了满足战场上直升机姿态角时刻变化的实际需求，给直升机靶机模型设置+10°俯仰角，-5°滚转角，在此姿态角下分别对未挂载角反射器的全尺寸靶机模型和半尺寸靶机模型、挂载90°角反射器的半尺寸靶机模型三种情形进行RCS仿真，结果如图13。得到三种情形的平均周向单站RCS分别是18.9dBsm、11.1dBsm和17.5dBsm，即全尺寸靶机比半尺寸靶机平均RCS大7.8dBsm，半尺寸靶机加载了90°角反射器后，平均RCS差距降低至1.4dBsm。在+10°俯仰角，-5°滚转角此工况下，角反射器效果显著。

上述仿真只使用10GHz的X波段雷达波进行照射，主要考虑的是机载火控雷达。为了证明本发明中角反射器的适用性广，再分别仿真S波段、C波段照射下靶机的雷达散射特性。用3GHz(S波段)雷达波照射0°姿态角靶机，全尺寸靶机的平均周向单站RCS为19.7dBsm，半尺寸靶机为12.1dBsm，半尺寸挂载90°角反射器为14.5dBsm；当靶机姿态角为+10°俯仰角，-5°滚转角时，三者分别为18.1dBsm,11.1dBsm和13.4dBsm。3GHz雷达波照射下半尺寸靶机挂载角反射器后，RCS平均增大了2.3dBsm。用6GHz(C波段)雷达波照射0°姿态角靶机，全尺寸靶机的平均周向单站RCS为21.3dBsm，半尺寸靶机为13.2dBsm，半尺寸挂载90°角反射器为16.9dBsm；当靶机姿态角为+10°俯仰角，-5°滚转角时，三者分别为18.5dBsm,11.2dBsm和15.6dBsm。6GHz雷达波照射下半尺寸靶机挂载角反射器后，RCS平均增大了3.6dBsm。

由此可见，通过对缩比直升机靶机原型机1加载夹角可变的角反射器2结构，可以在较宽频带内有效增大缩比靶机的RCS，使其能够(在某些方位角)达到或接近全尺寸靶机的RCS，并能够在一定范围内任意改变其RCS，模拟出不同RCS的直升机靶机目标。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。