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《無(wú)人機(jī)電磁仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、無(wú)人機(jī)電磁仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.無(wú)人機(jī)的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展無(wú)人機(jī)(UAV)先后經(jīng)歷了無(wú)人靶機(jī)、預(yù)編程序控制無(wú)人偵察機(jī)、指令遙控?zé)o人偵察機(jī)和復(fù)合控制多用途無(wú)人機(jī)等發(fā)展階段,目前已經(jīng)發(fā)展到了無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)系統(tǒng)(UAS)。UAS的主要功能包括:1、信息獲??;2、攻擊及支援;3、奪取戰(zhàn)場(chǎng)電磁權(quán);4、提供預(yù)警及通信中繼能力;5、目標(biāo)指引;6、戰(zhàn)場(chǎng)輸送。為順應(yīng)作戰(zhàn)運(yùn)用的變化,美軍在《空軍2025》報(bào)告中提出今后幾十年無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵需求,明確了多任務(wù)平臺(tái)為戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)的下一個(gè)發(fā)展方向。在綜合集成方面,無(wú)人機(jī)本身就是飛行器、各類傳感器、武器、發(fā)射與回收裝置、通信系統(tǒng)、指控系統(tǒng)的融合體。除在目前的
2、已知應(yīng)用領(lǐng)域,無(wú)人機(jī)的任務(wù)設(shè)置還將深入進(jìn)攻、生化探測(cè)、反地雷、戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御、電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)等各個(gè)領(lǐng)域?!叭蝥棥睙o(wú)人偵察機(jī)由美國(guó)諾斯羅普·格魯門公司制造,是一種高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人偵察機(jī),續(xù)航時(shí)間大于42小時(shí),可以提供高質(zhì)量的實(shí)時(shí)圖像,對(duì)大面積區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視。該機(jī)實(shí)用升限20500米,活動(dòng)半徑5560千米,是目前世界上無(wú)人機(jī)中最大的一種,內(nèi)裝一臺(tái)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。主要設(shè)備有:對(duì)地搜索雷達(dá)、光電探測(cè)系統(tǒng)、紅外探測(cè)系統(tǒng)、威脅報(bào)警系統(tǒng)和雷達(dá)干擾箔條投放系統(tǒng)。“全球鷹”可通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈把偵察到的圖像信息實(shí)時(shí)傳輸給地面站,該機(jī)能在2000049米的高度準(zhǔn)確識(shí)別停放在地面上的各種飛機(jī)、導(dǎo)彈和車輛的類
3、型。美國(guó)洛克希德·馬丁公司研制的X-47海軍型無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī),在攜帶900千克載荷執(zhí)行攻擊任務(wù)時(shí),作戰(zhàn)半徑可達(dá)2400千米以上,飛行高度12200米,自部署距離為6435-8045千米。機(jī)上裝有探測(cè)/地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示雷達(dá),探測(cè)距離可達(dá)96千米。波音公司為美國(guó)空軍研制的X-45無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī),武器系統(tǒng)采用內(nèi)掛設(shè)計(jì),機(jī)身中線兩側(cè)各有一個(gè)武器艙,能夠根據(jù)作戰(zhàn)需要攜帶JDAM和小型精密制導(dǎo)炸彈等。圖1-1.全球鷹無(wú)人機(jī)下一代無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是:多用途;模塊化;全隱身;自主式;高空長(zhǎng)航時(shí)。關(guān)鍵技術(shù)包括:光技術(shù)、全頻譜高分辨率傳感器技術(shù)、片級(jí)集成技術(shù)、智能蒙皮技術(shù)等。其中全頻譜高分辨率傳感器技
4、術(shù)是指未來(lái)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)必須具備很強(qiáng)的目標(biāo)探測(cè)能力,這就對(duì)雷達(dá)、集成紅外(IR)焦平面陣列、紫外(UV)焦平面陣列、低溫慣導(dǎo)、激光雷達(dá)和微波探測(cè)儀等的傳感器在分辨率、精度、覆蓋范圍和實(shí)時(shí)性等方面提出了更高的要求。片級(jí)集成是一項(xiàng)新興技術(shù),它可以將信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)控制、信息處理、化學(xué)和物理敏感元件、液壓和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及輻射的產(chǎn)生和探測(cè)等集成在一片3/8in薄片上。單片集成技術(shù)可以極大提高各種傳感器和控制器的性能,并且大大降低其尺寸和費(fèi)用。集成的模擬、數(shù)字、聲、磁、電磁、光電和機(jī)械電路系統(tǒng)將在未來(lái)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。49在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念中,飛機(jī)蒙皮是一種滿足氣動(dòng)外形、強(qiáng)度和剛
5、度要求的構(gòu)造結(jié)構(gòu),當(dāng)需要在飛行器上安裝天線和傳感器時(shí),就在飛機(jī)蒙皮上鑿孔,這種安裝方法會(huì)帶來(lái)不必要的結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)力、溫度和費(fèi)用損失問(wèn)題。負(fù)載和飛機(jī)機(jī)體低水平集成的結(jié)果是機(jī)體更大、空中待命時(shí)間更短(由于更大的阻力導(dǎo)致飛行效率降低)、生存力降低。比如在現(xiàn)有飛機(jī)上,前視紅外和微光電視旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、天線,甚至控制面的凸出物,不僅增加了飛機(jī)的氣動(dòng)阻力,而且增強(qiáng)了飛機(jī)的信號(hào)特征,從而使敵方傳感器很容易探測(cè)到無(wú)人機(jī)。智能蒙皮技術(shù)是指,在飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造期間就將天線、傳感器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號(hào)和信息處理機(jī)、射頻電纜、電力電纜、電控制電纜和溫控設(shè)備嵌入飛機(jī)蒙皮內(nèi)。此時(shí),某些結(jié)構(gòu)表面對(duì)各種射頻信號(hào)來(lái)
6、說(shuō)應(yīng)該是透明的,或者具有可控屬性以方便信號(hào)發(fā)射和接收。各種有源和無(wú)源傳感器不一定只給單一的通信、電子戰(zhàn)、雷達(dá)、敵我識(shí)別或?qū)Ш较到y(tǒng)提供信號(hào),天線和傳感器分布可能覆蓋了75%的飛機(jī)蒙皮,可以提供從幾兆赫到光頻范圍(光波覆蓋的頻譜范圍,包括紅外、可見光、紫外等,通常可達(dá)到吉赫,太赫)的孔徑。1.1工程仿真的重要角色航空航天和國(guó)防工業(yè)的應(yīng)用之復(fù)雜,即便是實(shí)現(xiàn)精確仿真這類最基礎(chǔ)需求也需要高質(zhì)量的物理域仿真及系統(tǒng)建模和仿真能力,并輔助以高性能計(jì)算和自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)能力。天線共址時(shí)的電磁干擾評(píng)估、帶復(fù)雜材料涂覆的飛機(jī)的RCS計(jì)算、功率和熱管理、或關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)中的嵌入式驗(yàn)證軟件、以及如影隨形的
7、電磁、熱和流體間相互作用等,ANSYS公司的研發(fā)愿景同航空航天和國(guó)防工業(yè)的需求始終保持著高度的一致。這也是該行業(yè)的客戶對(duì)ANSYS的仿真技術(shù)信任長(zhǎng)達(dá)40多年的根本原因。然而,想要在未來(lái)依然保持競(jìng)爭(zhēng)力,單靠將這些各領(lǐng)域的仿真技術(shù)做精做深是不夠的,還需要一系列關(guān)鍵的建模、仿真、設(shè)計(jì)和知識(shí)管理能力,從而真正做到改進(jìn)整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)流程。1.2電磁、結(jié)構(gòu)、流體的多物理場(chǎng)仿真49ANSYS向客戶提供基于統(tǒng)一平臺(tái)、同一個(gè)參數(shù)化整機(jī)模型的電磁、結(jié)構(gòu)、流體、乃至嵌入式系統(tǒng)的多個(gè)物理域仿真能力,能夠兼顧系統(tǒng)在外形、電磁、熱、結(jié)構(gòu)等多方面