李 皓 齐玉涛 苗 毅

（中国飞行试验研究院，陕西 西安710089）

动静态测试过程中目标状态的差异是影响RCS 结果一致性的重要因素。静态测试过程中，目标姿态及各活动舵面等相对静止不变；动态测试时，飞机按预定航线飞行，其姿态相对于测量雷达随时改变，各活动部件也随着不同的飞行状态有所变化。因此，静态测试时的飞机状态只是动态测试时飞机状态中的一种特例。由于飞机很难保持一种状态飞行，因此测试目标姿态等状态的不同，最终导致了动、静态RCS 数据的不一致。

全面考虑目标动态特性，是准确反映目标动态电磁散射特性的关键。本文主要针对运动目标相对于测量雷达的位置实时变化特征中的目标运动中姿态角的变化对电磁散射特性影响进行分析，最终应用于动态建模中。

1 飞机姿态变化对RCS 影响分析

动态和静态目标的对比分析必须建立在姿态一致性基础上，否则是不具备可比性的[1]。飞机目标在实际飞行过程中姿态变化是一个复杂的过程，由于上升气流或侧风会对飞行姿态有一个扰动效应，因此传统上将测量目标航迹设定为等平面飞行是不符合实际情况的，而且为保持一定的飞行姿态，飞机一般会有一定的攻角，因此目标运动过程中视向角变化是由于飞行动作与环境综合作用的结果，所以简单的航迹设定会对视向角计算产生误差，也会对动态建模造成一定的计算误差。图1（a）为等平面飞行视向角变化，图1（b）为相同条件下目标实际视向角变化情况，可以看出，二者差异较大。

图1 传统建模与实际测量视向角变化对比

在实际测试的数据处理中，我们发现视向角度对目标动态特性的影响还体现在目标姿态动态变化趋势上，虽然计算出的目标视向角都位于较小相同区间内，但对其动态测量结果进行统计，其结果具有明显差异，这也证明了动态目标电磁散射的姿态敏感性，以及对动态目标电磁散射数据处理过程中姿态变化趋势的影响。以某型飞机为例，截取同一飞行架次中两段数据，在某一雷达观测视向范围内，目标方位、俯仰、横滚角变化趋势完全相反，其测量数据及统计结果如图2 所示，data1 和data2 是选自同一飞行架次的两段数，由结果可看出，在H、V 两种极化及正交极化下，由于飞行动作变化趋势差异，统计结果有较大差异。

图2 某型飞机全极化RCS 测量结果对比

2 单一扰动因素对RCS 影响分析

飞机在真实环境中飞行时，会受到上升气流、侧向风或湍流等不可预知气流的干扰，会对飞行姿态产生扰动，也会影响雷达测量视向角度，由于目标电磁散射特性的姿态敏感性，其RCS 也会发生改变[2]，因此对动态目标电磁散射特性仿真也要考虑这些影响因素。

本文利用文献[3]中的模型对扰动因素进行了分析，截取了某段实际飞行航线，采用上述抖动模型进行建模，并与实际飞行视向角进行对比，图3为视向角对比结果（Δt=0.01s，T=3s，σφ=0.4°，σθ=0.1°）。

图3 视向角变化对比

分别选取两组不同的参数，按照抖动模型的姿态角和与实际测试的姿态角，基于物理光学方法[4]（Physical Optics，PO）进行对应姿态角的电磁散射计算，计算结果如图4 所示，计算频率9.5GHz。可以看出结果有较大差异，说明传统建模使用的抖动模型存在局限之处，不能完全表征姿态变化的动态特性。

图4 抖动模型与实际测试RCS 结果对比

分析认为，首先，抖动模型参数的选取具有随机性，扰动方差和周期在真实情况下难以确定，但对扰动计算结果却有较大影响；其次，由于真实情况下环境扰动的随机性（如侧风、湍流的随机变化），因此将引起飞机抖动的各种随机因素当作高斯白噪声，并认为所有噪声的影响体现在视向角上是不符合实际情况的；再次，飞机姿态扰动应当也与飞机本身姿态有关，这在扰动模型中没有体现；最后，飞机姿态的抖动还应包含飞机活动部件随运动姿态的活动情况，这在抖动模型中也没有予以体现。

3 结论

可以看出，运动目标位置时变引起的姿态角变化是造成动态数据起伏的主要原因，对目标飞行过程中视向角计算是进行动态目标电磁散射建模的关键，而且对于实际飞行情况来说，影响视向角的因素众多，简单的视向角变化模型不能够准确描述视向角在实际飞行过程中的变化过程，因此用实际测量的雷达数据和机载数据进行视向角计算，然后将计算结果应用于仿真过程是一种可行的计算方法，可对目标视向角变化进行准确描述，为后续动态目标电磁散射建模提供重要的数据支撑。