0 引 言

隐身技术是提高飞行器战场生存能力的重要手段之一[1-2]，对于飞行器，隐身主要包含电磁隐身(雷达隐身)、红外隐身、可见光隐身、声隐身等[3]，对于固定翼飞行器，电磁隐身尤显重要，尤其在头向一定角域内，而衡量电磁隐身的主要技术参数为雷达散射截面(Radar Cross Section ，简称RCS)[4-6]。

原则上，隐身飞机一般采用内藏式弹舱来代替外挂式[3]。即便如此，当前先进的隐身战斗机依然在某些型号上采用外挂方式。但从隐身角度考虑，由于飞行器本体已经采用了隐身技术，外挂方式将会大幅增加头向RCS，从而降低头向隐身性；对于常规战斗机，大多采用外挂方式，而常规战斗机的隐身性能较差，通常受多种因素影响，例如进气道、座舱、雷达舱等[3,7-9]。李建华等[1]以双S隐身进气道为目标研究了其隐身设计，并分析了对流场的影响；刘战合等[10]、邓金萍等[11]以飞机座舱为目标，分别研究了实现座舱隐身化的铌掺杂ITO镀膜工艺和座舱风挡对炫光分布的影响规律。而外挂物是飞行器的重要部分，包含备用油箱、不同型号的导弹、炸弹等。岳奎志等[7-9]研究了战斗机局部部件、飞机结构对飞行器隐身性能的影响，姬金祖等[4]、张扬等[5]研究了机身截面和侧棱的电磁散射影响，岳奎志等[6]研究了带导弹时飞行器布局改变的RCS特性，但对外挂设备的电磁散射影响特点及规律研究较少。

本文基于物理光学法，对不同电磁波入射频率、不同角域的飞行器RCS进行计算分析，重点研究外挂物在不同状态下对飞行器电磁散射特性的影响关系，以期对提高飞行器隐身性能、研究生存能力产生重要的意义。

1 研究目标简介

为了分析外挂物对飞行器电磁散射特性的影响，建立某型常规战斗机电磁模型，并左右各布置两个外挂物，分别模拟副油箱、导弹。该模型机身长20 m，翼展13 m，有外挂设备时电磁模型如图1所示，去除外挂后为对应无外挂设备的电磁模型。图1中外挂设备呈对称分布，左右各两个不同类型外挂设备，由各一个副油箱和导弹组成，用来模拟外挂设备对战斗机电磁隐身性能即电磁散射特性的影响。实际中根据作战需求，外挂设备数目和类型会更多，对其隐身性能尤其是头向隐身性能将会有更大影响。本文通过有、无外挂设备对比来分析外挂设备对隐身性能的影响关系。

  

(a) 左视图

  

(b) 俯视图

  

(c) 主视图

 

图1 带外挂设备电磁模型

 

Fig.1 Electromagnetic models of aircraft with external equipment

为了保证真实性，对于无外挂设备电磁模型，适当增加机翼机身厚度以模拟内置弹仓。对于有、无外挂设备的两种电磁模型，分别研究不同状态下的RCS特性，以对比二者隐身性能。计算时电磁波入射频率分别包含3、6、10、15、18 GHz，模型俯仰角分别为-15°、-10°、-5°、0°、5°、10°、15°，电磁波入射角变化范围为0～360°，共70余条RCS计算曲线。

物流传输一体化：通过区内与各个化学反应装置连成一体的专用输送管网以及仓库、码头、铁路和道路等一体化的物流运输系统，将区域内的原料、能源和中间体安全、快捷地送达目的地。

实际研究中，定义头向30°角域为飞行器正头向左右各15°方位角(入射角)范围，以该角域内RCS算术均值为分析依据，表征头向波峰幅值变化关系；相应定义尾向是30°角域，周向是360°角域。

1991-1995年、1996-2000年、2001-2005年、2006-2010年男、女AP患者的中位年龄分别为55、52岁，48、48岁，46、49岁，43、47岁，其中男性患者的年龄降低更为明显。1996-2010年3个时间段男、女患者的中位年龄分别为50岁(30～76岁)、51岁(24～86岁)，显著低于1991-1995年间男、女患者中位年龄的55岁(19～85岁)、52岁(20～88岁)，差异有统计学意义(z=-5.367，P<0.001；z=-2.502，P= 0.0124)。

2 电磁散射特性分析方法

2.1 RCS计算方法及正确性验证

飞行器目标尤其是三代战斗机均可以视为金属目标，对整机飞行器，可采用金属目标RCS计算方法[8-9]。RCS计算方法从目标电尺寸来说，分为低频和高频计算方法。低频计算方法一般具有较高的计算精度，例如矩量法(Method of Moments，简称MOM)[4,12]及其快速方法(例如，多层快速多极子算法(Multilevel Fast Multipole Algorithm，简称MLFMA))[13-15]、时域有限差分法(Finite Difference Time Domain，简称FDTD)等；高频计算方法为近似算法，将一些对计算结果影响不大的项进行近似或忽略，例如物理光学法(PO)、几何光学法、物理绕射理论、几何绕射理论、等效电流等方法，一般对电大尺寸目标具有高效的求解效率。

物理光学法与矩量法出发点均为Stratton-Chu积分方程[5-6]，包含电场和磁场积分方程。矩量法通过求内积将积分方程变为可数值求解的方程组，其系数矩阵表示目标本身源、场之间的耦合作用，也包含自耦合强作用，即矩量法不仅考虑自身的强耦合作用，也考虑目标各部分之间的相互影响，引起计算量增大。为了提高计算速度，在矩量法基础上，开发了快速多极子算法、多层快速多极子算法等，来加快各部分之间耦合作用的求解。相对而言，物理光学法仅考虑自耦和作用，完全忽略各部分之前的相互作用[3]，从而大幅加快计算速度，但该方法不能用于计算复杂物体表面的边缘、尖劈影响。本文飞行器目标为光滑目标，且局部之间无明显耦合现象，同时，计算时目标处于电大尺寸范围，适合采用物理光学法进行计算分析。

对于成人学生而言，传统的课堂教学模式有效性较低，出现教学目标重认知，教学方法以单一的讲授法为主，教学内容陈旧，学生参与被动、低效，教学环境信息化水平低等问题。而这些问题无一不制约着成人学生的学习体验和效果。因此，面向成人的课堂教学改革迫在眉睫。智慧课堂是当前教育信息化研究的一个热点，是信息技术与教育深度融合的产物。利用新一代信息技术所打造的智慧课堂，能够实现课前、课中和课后的全过程跟踪，能够通过教师的有效指引，使学生在情景化、移动化、感知化的学习活动中灵巧、高效地运用知识解决问题。智慧课堂是“互联网+教育”背景下学校教育信息化聚焦于课堂教学、聚焦于师生活动、聚焦于智慧生成的必然结果。

从图3可以看出：对有外挂模型，其RCS曲线与飞行器外形有直接关系，沿周向对称分布有8个散射波峰，其中飞行器正头向、侧向、尾向散射波峰最强，50°、165°左右两波峰较弱。头向波峰是由于机头、副油箱、导弹头部接近镜面散射产生的叠加效果；侧向波峰是机身侧向、外挂侧向散射的综合效果，由于侧向投影面积较大，导致其RCS较大；尾向散射波峰与发动机尾喷口有直接关系，同时外挂设备的尾部形状、机翼后缘影响也较为明显。对于两个次波峰(50°、165°左右)，50°角域波峰是机翼、鸭翼前缘的散射效果，165°角域波峰是尾向各部件耦合效果。

  

图2 金属柱RCS计算对比曲线

 

Fig.2 RCS comparison curves of metal pillar

从图2可以看出：物理光学法与矩量法RCS计算曲线吻合较好，物理光学法0～60°角域算术均值为0.819 0 dBsm，矩阵法为0.894 4 dBsm，误差为0.075 4 dB，表明本文物理光学法有足够好的计算精度，可用于分析本文研究对象和计算频率。

2.2 外挂设备影响分析方法

外挂设备对飞行器电磁散射有重要影响，一方面，结合RCS散射曲线分布形式，对比有无外挂设备RCS曲线，从波峰位置、大小等变化来分析，讨论外挂设备影响特性。另一方面，结合前述电磁模型，对两种飞行器模型，在重点影响角域内，以有外挂设备和无外挂设备电磁模型为目标，基于二者之间角域内的RCS均值差异来分析外挂设备的电磁散射特性影响。

扩展变异操作能将编码矩阵MN×l扩增为MN×(l+1).通常的做法是根据混淆矩阵挑选出最容易混淆的两类样本数据Ci和Cj，对其采用一对一编码生成新的编码列.为增加编码的稀疏性，文献[6]对新增的编码列进行了稀疏化处理，通过混淆矩阵C=(cij)N×N选择最容易与Ci和Cj混淆的类别将其在新增编码列中的码元变为1或-1.算法2给出了扩增变异操作的具体步骤.

从图3还可以看出：外挂设备对飞行器的电磁散射影响表现在以下两个方面：一是对头向和尾向波峰表现最为明显，从隐身角度而言，尤其是头向角域，无外挂设备的RCS曲线波峰获得了较大降低，同时，波峰宽度变窄，尾向表现一致；二是在周向大范围内，除了50°、165°角域波峰无较大变化外，无外挂设备的RCS曲线表现为不同程度的向内收缩，降低了散射强度，为外挂设备影响。

G=σ有外挂-σ无外挂

(1)

同时，从图5～图6可以看出：有无外挂设备模型表现出一定的共性，即频率特性；对于两种模型，俯仰角0°时，各频率下的RCS均值基本接近，俯仰角增大时，频率越大，其RCS均值越低，但其不同俯仰角下的曲线形式表现一致。

3 电磁模型RCS散射分布特性

3.1 RCS曲线分布特性

自1932年但采尔回德国至蔡元培病逝的8年间，两人虽未曾再谋面，但一直保持着频繁的书信交流，但采尔也成为蔡元培交往时间最长、感情最深的一名外国学者。

以上述有、无外挂设备电磁模型为对象，研究其RCS曲线分布特性，俯仰角0°时入射电磁波频率为10 GHz时的有、无外挂RCS散射曲线如图3所示。

  

图3 0°俯仰角有无外挂RCS计算对比

 

Fig.3 Comparison of RCS of models with or without external store in pitch angle of 0°

对比分角度叠加数据体的沿层均方根振幅属性（图2），成2、成3井的均方根振幅随角度增大而逐渐减小，间接证实井点处AVO类型为Ⅰ类异常。

定义有无外挂设备RCS相对增量为

3.2 RCS曲线俯仰角特性

飞行器在执行任务过程中，会有复杂的机动动作，包括俯仰、滚转等，针对有外挂设备飞行器电磁模型，以入射频率10 GHz为例，分析俯仰角对RCS散射的影响，俯仰角选择-10°、0°、10°，其RCS曲线如图4所示。

  

图4 频率10 GHz不同俯仰角RCS

 

Fig.4 RCS curves in 10 GHz with different pitch angles

从图4可以看出：对于俯仰角较大的-10°和10°，RCS散射曲线分布规律有一定的变化，首先，从波峰来讲，由于俯仰角的变化，头向和尾向的两个波峰消失，这是由于一般的镜面散射主要表现在10°以内，而在俯仰角-10°和10°时，对头向和尾向的散射波峰产生主要贡献的机头、外挂设备、及其他部位已经并非镜面散射，从而使得其RCS极大降低；其次，侧向波峰依然存在，这是由于理论上讲，俯仰角变化一般不引起侧向散射原理的变化，因此其散射波峰特性一般不发生较大变化；最后，其他部位散射波峰大小变化较小，但在有俯仰角、36°入射角时，存在一较小波峰，而原来由于机翼前缘散射的50°角域波峰消失，与头向和尾向波峰消失原因类似。由此得出，俯仰角变化时，会在前向和尾向的RCS有较大影响，同时，其他方向的散射也会有一定影响。

为了验证本文物理光学法计算结果正确性，以等边三角形金属柱为计算对象，边长为1 m，入射电磁波波长为0.1 m，俯仰角为0°。分别采用本文物理光学法和高精度矩量法计算，其RCS曲线结果对比如图2所示，由于为等边三角形，仅计算0～60°角域范围。

4 不同角域外挂设备散射影响

飞行器尤其是战斗机在执行作战任务时，威胁最大的角域是其头向一定角域，结合RCS散射曲线的分布特征，重点关注飞行器头向、尾向及周向各角域内的RCS幅值大小，一般采用算数均值或几何均值来描述。由于尾向与头向散射具有类似影响规律，本文结合战斗机实际情况，对有、无外挂设备的战斗机电磁模型的头向30°和周向360°角域算术均值变化规律进行研究，以分析其电磁隐身性能。

4.1 头向30°角域算术均值变化规律

对于头向30°角域，不同入射频率、不同俯仰角下有、无外挂设备模型的算术均值变化曲线如图5～图6所示。

  

图5 有外挂设备模型不同频率均值变化曲线

 

Fig.5 Curves of arithmetic means for model with external store in different frequencies

  

图6 无外挂设备模型不同频率均值变化曲线

 

Fig.6 Curves of arithmetic means for model without external store in different frequencies

从图5～图6可以看出：有外挂设备飞行器头向30°角域RCS算术均值随俯仰角呈“W”型分布，俯仰角为0°时，头向RCS算术均值最大，结合RCS曲线，该角域内存在一较强的散射波峰，为各种接近镜面散射的叠加，俯仰角变大时，算术均值先变小后增大，是外挂设备的散射影响；对于无外挂设备模型，其RCS算术均值曲线接近倒“V”型分布，与有外挂设备散射类似，也在俯仰角0°时，散射最强，但幅值比有外挂时小，俯仰角变大时，均值震荡变小。

式中：G为RCS相对增量，单位为dB；σ有外挂、σ无外挂分别为有、无外挂设备电磁模型在对应研究角域内的RCS算术均值或几何均值。

为了进一步研究外挂设备对头向30°角域算术均值的影响，其相对增量值如表1所示。

 

表1 有、无外挂模型头向30°角域相对增量

 

Table 1 RCS relative increments of the models with and without external store in the angular domain of 30° on nose direction

  

俯仰角/(°)相对增量/dBf=3 Hzf=6 Hzf=10 Hzf=15 Hzf=18 Hz-1522.736 324.145 124.694 423.546 926.282 5-1013.141 319.491 910.689 417.397 515.431 3-510.018 19.803 810.415 68.774 47.686 2 025.290 017.661 916.026 814.971 316.535 0 59.953 28.770 110.586 912.435 09.568 7 1011.370 615.880 011.488 719.201 911.489 3 1524.943 222.659 423.570 124.818 824.309 4

从表1可以看出：对于飞行器头向30°角域，3～18 GHz、-15～15°俯仰角情况下，外挂设备均在不同程度上增大散射幅值，大致范围在10～25dB，即外挂设备可在各种情况下增大头向散射，从而降低其头向隐身性能。结合图3可以看出：外挂设备的存在，不仅体现在头向30°，对尾向、周向均有一定影响。同时，从表1也可以看出：相对增量与入射频率、俯仰角有一定关系，其变化关系如图7所示。

  

图7 头向不同频率相对增量曲线

 

Fig.7 Curves of relative increments in different frequencies on nose direction

从图7和表1可以看出：外挂设备会明显增加头向散射强度，俯仰角变化时，其相对增量呈类似前述的“W”型，即在0°入射角时较大，随俯仰角变大相对增量先降低后增大，在俯仰角为-5°和5°时相对增量最小；频率的增大，不改变曲线变化趋势，仅影响曲线幅值大小，俯仰角0°时，频率3 GHz时相对增量最大，随后减小，而在俯仰角-15°和15°时基本接近，其他俯仰角情况下，相对增量随频率呈震荡趋势；尾向RCS散射特性与头向类似，且其对隐身性能影响较弱，不再进行展开论述。

4.2 周向角域算术均值变化规律

外挂设备对隐身性能的影响不仅限于头向和尾向，对周向也有较大影响，由于其算术均值规律基本一致，仅讨论有外挂模型周向算术均值特性。为了进一步分析外挂设备对沿飞行器周向分布的电磁散射影响，基于RCS算术均值，主要研究其相对增量特性。有外挂模型周向算数均值曲线如图8所示，外挂设备的相对增量影响关系如图9所示。

（4）宣传教育。政府和相关部门采取各种有效形式，开展行之有效的宣传教育模式，使我国公民掌握科学的水知识，树立正确的水的价值观念。加强水资源短缺意识的教育，提高对水资源危机的认识。同时，要大力宣传推广水资源合理利用的好方法，形成良好生产生活方式。

  

图8 有外挂设备模型不同频率均值变化曲线

 

Fig.8 Curves of means for model with external store in different frequencies

  

图9 周向不同频率均值增量值曲线

 

Fig.9 Curves of mean increments with different frequencies in circumference

对于有外挂飞行器，俯仰角、频率均对其头向RCS有重要影响，从图8可以看出：俯仰角变化时，其周向均值与无外挂头向30°角域类似，也呈倒“V”型分布，各不同频率下俯仰角0°时，RCS均值最高，且大小接近；俯仰角变大时，逐渐降低，表现为频率越大，降低速率越高，在-15°、15°、18 GHz时，达到最小。

从图9可以看出：外挂带来的RCS相对增量在所有俯仰角情况均大于0 dB，且呈震荡分布，表明从周向来讲，外挂设备的存在增加了电磁散射，但幅值相对头向30°角域较小；频率的变化并不影响相对增量的分布规律，仅在较小范围内影响其幅值大小，各频率下的相对增量呈现粘合现象；在-5°、0、5°俯仰角时，相对增量较小，为10 dB左右，而在更大俯仰角时，相对增量较大，为15 dB左右。-15～15°俯仰角变化时，相对增量在7～17 dB范围变化。

外挂设备对整机电磁散射特性的影响，还与外挂设备的数目、类型有关，为了提升其隐身性能，可通过提高外挂设备的外形隐身来改善整机隐身性能。

10篇文献报道了多孔钽金属加强块重建Paprosky II、III型髋臼骨缺损导致术区感染的并发症，各研究间不存在统计学异质性（P=0.57，I2=0.0%），采用固定效应模型进行分析。荟萃分析结果显示：术区感染发生率3.59%（95%CI：0.03～0.07），不同文献报告的该并发症发生率差异有统计学意义（图1）。

5 结 论

(1) RCS曲线波峰与飞行器外形有直接关系，沿周向分布有强弱散射波峰8个，分别对应飞行器各重要部件散射，头向波峰是机头和外挂设备的综合影响。

(2) 外挂设备在较大范围内提高头向、尾向、周向电磁散射强度；头向30°角域，有外挂模型算术均值随俯仰角呈“W”型分布，无外挂模型接近倒“V”型分布；周向上，有外挂模型呈倒“V”型分布。

(3) 头向30°角域，相对增量呈“W”型分布，而周向上呈震荡分布；头向相对幅值增量更大，在10～25 dB，周向较小，为7～17 dB。

综上所述，在初中音乐教学中进行对民族文化的传承教育，需要加强对音乐课程的重视，积极进行对教学方式的改革创新，结合音乐教学要求，应用多种现代化的工具，实施对学生民族文化的教育，促进民族文化的传承。

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