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耦合气动-电磁模型:针对百万级毡雾云的任意曲面 3D 几何 RCS 估计

计算物理 2025-11-11 v1 流体动力学

摘要

准确预测毡雾云的雷达横截面积(RCS)需要仔细考虑气动效应,因为单个毡雾元素在投放后会发生显著的姿态和空间分布变化。基于传统的六自由度(6-DoF)毡雾气动分析模型(假设为直形或二维弯曲几何),我们扩展框架以包含任意曲面三维毡雾几何。该扩展使我们能够准确建模由气动力矩沿滚转、俯仰和偏航方向作用所引起的扁平化和螺旋动力学,从而提供对毡雾运动更全面且真实的描述。我们最终开发了耦合气动-电磁框架,将扩展后的气动模型与我们最近开发的快速矩法求解器集成,后者针对百万级毡雾云的 RCS 估计进行了优化。该提议的多物理耦合框架允许对大规模毡雾云进行实时、从原理上预测的单峰和双峰 RCS,准确地包含其随时间变化的气动演化。仿真结果确认,单峰 RCS 受气动效应的强烈影响,扁平化和螺旋运动的共存在决定整体散射响应方面起关键作用。该提议的框架提供了一种基于物理的、高效的方法,用于预测大规模毡雾云的 RCS。此外,它可以直接扩展到雷达信号处理应用中,通过利用多频率复数远场响应,使能够重建范围-多普勒、范围-角度和多普勒-角度图。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.05539,
  title  = {Coupled Aerodynamic-Electromagnetic Modeling for RCS Estimation of Million-Scale Chaff Clouds with Arbitrarily Curved 3D Geometries},
  author = {Chung Hyun Lee and Bowoo Jang and Kyoungil Kwon and Kyung-Tae Kim and Dong-Yeop Na},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05539},
  year   = {2025}
}

备注

This manuscript was submitted to IEEE Transactions on Antennas and Propagation on October 29, 2025