旋翼RCS计算网格生成方法、系统、电子设备及介质

旋翼rcs计算网格生成方法、系统、电子设备及介质
技术领域
1.本发明涉及旋翼电磁散射特性技术领域，特别是涉及一种旋翼rcs计算网格生成方法、系统、电子设备及介质。


背景技术：

2.直升机凭借独特的垂直起降特点和优异的低空突防能力，在现代战场上具有重要的战术地位。直升机在战场上的生存力与其电磁散射特性中的雷达散射截面(radar cross section，简称rcs)这一指标息息相关。rcs能够衡量直升机反射电磁波能力的大小，rcs越大，则直升机隐身性越差，生存力越低，rcs越小，则直升机隐身性越好，生存力越高。因此，准确计算直升机的rcs能够对直升机生存力进行有效评估，并指导直升机的隐身设计。
3.旋翼是直升机最重要的部件，对旋翼rcs计算的准确度很大程度上决定了直升机全机rcs计算的精确度。旋翼rcs计算的一般流程是：(1)通过三维建模软件建立旋翼三维模型；(2)在旋翼三维模型表面生成三角形网格，并对表面网格信息按照rcs求解程序要求的格式进行存储，生成“旋翼rcs计算网格”文件；(3)利用rcs求解程序读取“旋翼rcs计算网格”文件，进而进行旋翼rcs的计算。
4.直升机飞行过程中旋翼始终处于高速旋转状态，并伴随着周期变距、挥舞等运动，旋翼的rcs呈现动态周期性特点。但是，现有的旋翼rcs计算中，学者们通常将旋翼视为“只具有旋转运动的目标”，而忽略了旋翼的周期变距和挥舞运动，从而构建和生成出只具有旋转运动的旋翼模型和旋翼rcs计算网格，这种做法会导致计算出来的旋翼rcs数值与真实状态下的旋翼rcs数值有较大差距，使得计算得到的旋翼rcs数值不准确、精度低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种旋翼rcs计算网格生成方法、系统、电子设备及介质，可提高旋翼rcs的计算精度。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种旋翼rcs计算网格生成方法，包括：
8.获取旋翼上目标桨叶的方位角以及表面网格信息；所述目标桨叶的表面网格信息包括：所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系；所述旋翼上所有桨叶中只有所述目标桨叶的表面网格信息已知；
9.根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值；
10.根据旋翼转速、目标时刻、旋翼上各桨叶的序号以及旋翼上桨叶总片数，计算目标时刻旋翼上各桨叶的方位角；
11.根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角；
12.根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值；
13.根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角；
14.根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值；
15.根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值；
16.根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系生成旋翼rcs计算网格，所述旋翼rcs计算网格用于计算所述旋翼的雷达散射截面。
17.可选的，根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值，具体包括：
18.对于所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点中的任意一个网格点，根据所述网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算所述网格点的基准坐标值。
19.可选的，根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，具体包括：
20.根据公式计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，其中，θn表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的桨距角，θ0表示旋翼的平均桨距，a1表示旋翼的纵向周期变距操纵，表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的方位角，b1表示旋翼的横向周期变距操纵。
21.可选的，根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值，具体包括：
22.对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据所有网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上所述桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点周期变距后的坐标值。
23.可选的，根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，具体包括：
24.根据公式计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，其
中，βn表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的挥舞角，a0表示旋翼在设定飞行状态下的锥度角，a1表示旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角，表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的方位角，b1表示旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角。
25.可选的，根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值，具体包括：
26.对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上所述桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值。
27.可选的，根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值，具体包括：
28.对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上所述桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值。
29.一种旋翼rcs计算网格生成系统，包括：
30.获取模块，用于获取旋翼上目标桨叶的方位角以及表面网格信息；所述目标桨叶的表面网格信息包括：所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系；所述旋翼上所有桨叶中只有所述目标桨叶的表面网格信息已知；
31.基准坐标值计算模块，用于根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值；
32.桨叶方位角计算模块，用于根据旋翼转速、目标时刻、旋翼上各桨叶的序号以及旋翼上桨叶总片数，计算目标时刻旋翼上各桨叶的方位角；
33.桨叶桨距角计算模块，用于根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角；
34.周期变距模块，用于根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值；
35.桨叶挥舞角计算模块，用于根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角；
36.挥舞运动模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值；
37.旋转运动模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表
面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值；
38.旋翼rcs计算网格生成模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系生成旋翼rcs计算网格，所述旋翼rcs计算网格用于计算所述旋翼的雷达散射截面。
39.一种电子设备，包括：
40.存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述所述的旋翼rcs计算网格生成方法。
41.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的旋翼rcs计算网格生成方法。
42.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明在网格生成的过程中综合考虑了周期变距和挥舞运动，使得最终得到的旋翼rcs计算网格更符合实际，进而提高旋翼rcs的计算精度。
附图说明
43.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。
44.图1为本发明实施例提供的旋翼rcs计算网格生成方法流程图；
45.图2为直升机右旋旋翼示意图；
46.图3为旋翼桨叶方位角示意图；
47.图4为不同方法下的旋翼rcs对比图。
具体实施方式
48.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。
49.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。
50.为了模拟出旋翼在真实工作时的旋转、周期变距和挥舞等运动特征，以计算真实运动状态下的旋翼动态rcs，本发明实施例提出了一种旋翼rcs计算网格生成方法，网格随时间动态变化，用于描述旋翼在真实运动状态下的动态旋转、变距和挥舞等运动特征，将导出的“旋翼rcs计算网格”文件作为旋翼rcs求解程序的输入，即可对旋翼真实运动状态下的rcs进行精确计算，能够显著提高旋翼rcs计算的精度。如图1所示，所述旋翼rcs计算网格生成方法，包括：
51.步骤101：获取旋翼上目标桨叶的方位角以及表面网格信息。所述目标桨叶的表面
网格信息包括：所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系；所述旋翼上所有桨叶中只有所述目标桨叶的表面网格信息已知。由于本发明的重点在于生成一套能够表征旋翼运动特征的动态时变网格，其核心思想在于将单片桨叶的静态表面网格，通过转换手段，将其拓展为完整的旋翼动态时变网格，因此本发明要求已知旋翼其中1片桨叶的表面网格信息。
52.步骤102：根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值。
53.步骤103：根据旋翼转速、目标时刻、旋翼上各桨叶的序号以及旋翼上桨叶总片数，计算目标时刻旋翼上各桨叶的方位角。
54.步骤104：根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角。
55.步骤105：根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值。
56.步骤106：根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角。
57.步骤107：根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值。
58.步骤108：根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值。
59.步骤109：根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系生成旋翼rcs计算网格，所述旋翼rcs计算网格用于计算所述旋翼的雷达散射截面。在具体计算旋翼的雷达散射截面之前是将旋翼rcs计算网格存储成rcs求解程序所要求的“旋翼rcs计算网格”中对表面网格信息进行存储的格式，然后再计算旋翼的雷达散射截面。
60.在实际应用中，旋翼在设定飞行状态下的锥度角a0，旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角a1，旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角b1，和旋翼所有桨叶的平均桨距θ0，纵向周期变距操纵a1和横向周期变距操纵b1均通过配平计算获得的，配平计算是已有的公知理论方法(可参考：《直升机飞行动力学》，高正，陈仁良著)。
61.作为一种可选的实施方式，根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值，具体包括：
62.对于所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点中的任意一个网格点，根据所述网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算所述网格点的基准坐标值。
63.作为一种可选的实施方式，根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，具体包括：
64.根据公式计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，其中，θn表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的桨距角，θ0表示旋翼的平均桨距，a1表示旋翼的纵向周期变距操纵，表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的方位角，b1表示旋翼的横向周期变距操纵。
65.作为一种可选的实施方式，根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值，具体包括：
66.对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据所有网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上所述桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点周期变距后的坐标值。
67.作为一种可选的实施方式，根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，具体包括：
68.根据公式计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，其中，βn表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的挥舞角，a0表示旋翼在设定飞行状态下的锥度角，a1表示旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角，表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的方位角，b1表示旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角。
69.作为一种可选的实施方式，根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值，具体包括：
70.对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上所述桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值。
71.作为一种可选的实施方式，根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值，具体包括：
72.对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上所述桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值。
73.本发明实施例提供了一个更加具体的实施例对上述方法进行详细介绍：
74.在直升机领域，规定了“桨叶方位角”这一概念。设机头方向为x轴，机身右侧指向z轴，y轴符合右手定则垂直向上，如图2所示，当直升机为右旋旋翼(从上方俯视直升机，其旋翼逆时针旋转)时，规定桨叶在z轴方向上时处于90
°
方位角，桨叶在x轴方向上时处于180
°
方位角，即直升机机尾方向为桨叶的0
°
方位角；当直升机为左旋旋翼时，仍在该坐标系下，机尾方向为0
°
方位角，z轴变为270
°
方位角，y轴仍为180
°
方位角。本发明实施例中的方法描
述以直升机右旋旋翼为准，左旋旋翼的方法通过简单的转换即可获得。
75.假设已知表面网格信息的目标桨叶位于方位角上，如图3所示，该目标桨叶上任意一个网格点的坐标值表示为[x0,y0,z0]
t
，以一片桨叶和目标桨叶上任意一个网格点举例来说：
[0076]
第一步：将该已知表面网格信息的单片桨叶(目标桨叶)网格点坐标值，从方位角绕y轴逆时针旋转变换至0
°
方位角，形成单片基准桨叶网格。则目标桨叶中[x0,y0,z0]
t
网格点对应的单片基准桨叶表面中网格点的坐标值即网格点的基准坐标值[x,y,z]
t
，可以表示为：(左旋旋翼的转换为)。
[0077]
第二步：将桨叶的周期变距信息输入网格。已知旋翼所有桨叶的平均桨距θ0，纵向周期变距操纵a1，横向周期变距操纵b1，则每一片桨叶在方位角处的桨距角为：
[0078]
考虑到真实运动状态下的桨叶始终处于旋转状态，因此假设在t＝0sec时刻，第1片桨叶位于0
°
方位角，剩下的n-1片桨叶分别位于方位角处，n是该副旋翼的桨叶总片数。那么，在旋转开始后的任意t时刻，第n片桨叶所处的方位角为：式中，ω是该副旋翼的转速。
[0079]
那么，在任意t时刻即目标时刻实际运动中的旋翼的第n片桨叶的桨距角为：进一步地，对位于0
°
方位角的单片基准桨叶赋予第n片桨叶在任意t时刻的桨距角，使其成为“具备周期变距特征的单片基准桨叶”。周期变距的信息输入是通过将网格点绕x轴旋转实现的，这一步的网格点坐标值转换形式为：其中，表示目标时刻第n个桨叶上，与目标桨叶中[x0,y0,z0]
t
网格点，对应的网格点周期变距后的坐标值(左旋旋翼的转换为
[0080]
第三步：将桨叶的周期挥舞信息输入网格。已知通过配平计算获得的旋翼锥度角为a0，后倒角为a1，侧倒角为b1，则每一片桨叶在方位角处的挥舞角为：与第二步推导类似的，在任意t时刻实际运动中的旋翼的第n片桨叶的挥舞角为：进一步地，对位于0
°
方位角的“具备周期变距特征的单片基准桨叶”赋予在任意t时刻第n片桨叶的挥舞角，使其成为“具备周期变距和挥舞特征的单片基准桨叶”。周期挥舞的信息输入是通过将网格点绕z轴旋转实现
的，这一步的网格点坐标值转换形式为：其中，表示目标时刻第n个桨叶上，与目标桨叶中[x0,y0,z0]
t
网格点，对应的网格点挥舞运动后的坐标值(左旋旋翼的转换为)。
[0081]
第四步：将桨叶的旋转运动信息输入网格。由于“具备周期变距和挥舞特征的单片基准桨叶”目前还位于0
°
桨叶方位角上，因此对它的网格点坐标值进行旋转运动转换。在第二步已经获得在旋转开始后的任意t时刻，第n片桨叶所处的方位角为那么，旋翼旋转过程中，在任意t时刻第n片桨叶的实际网格点坐标值，即目标时刻第n个桨叶上，与目标桨叶中[x0,y0,z0]
t
网格点，对应的网格点旋转运动后的坐标值[x
n_r
,y
n_r
,z
n_r
]
t
为：目标桨叶上其余网格点同样进行第一步到第四步后得到该旋翼的每一片桨叶表面网格信息，至此，该旋翼的每一片桨叶表面网格信息中，均输入了周期变距、挥舞和旋转信息，能够完整清晰地表征出每一片桨叶在任意t时刻的真实运动状态(左旋旋翼的转换为)。
[0082]
接下来，将每一片单独的桨叶表面网格信息，合成为该副完整旋翼的动态时变表面网格信息：在经过第一步至第四步的转换后，此时每一片单独的桨叶表面网格信息中，只有每个格点的坐标值是不同的，而后几项表面网格信息均相同，即根据已知表面网格信息的单片桨叶的第a个网格点的坐标得到的是所有桨叶第a个网格点的坐标。
[0083]
但是，当所有桨叶组成一个旋翼时，为了区分网格点序号，所以设第1片桨叶的三角形网格面元序号为：1,2,...,m-1,m，即在第1片桨叶上有m个三角形网格面元；设格点序号为：1,2,...,p-1,p，即在第1片桨叶上有p个格点；并设第(i1＝1,2,...,p；i2＝1,2,...,p；i3＝1,2,...,p且i1≠i2≠i3)个格点组成第mi(i＝1,2,...,m)个三角形网格。
[0084]
那么，第2片桨叶的三角形网格面元序号记为：m+1,m+2,...,2
·
m-1,2
·
m；格点序号记为：p+1,p+2,...,2
·
p-1,2
·
p；第个格点组成第m+mi个三角形网格。
[0085]
第n(n＝3,...,n)片桨叶的三角形网格面元序号记为：(n-1)
·
m+1,(n-1)
·
m+2,...,n
·
m-1,n
·
m；格点序号记为：(n-1)
·
p+1,(n-1)
·
p+2,...,n
·
p-1,n
·
p；第个格点组成第(n-1)
·
m+mi个三角形网格。
[0086]
由此，即可得到该副完整旋翼的动态时变表面网格信息，根据网格信息可以得到
网格。
[0087]
生成动态时变网格信息的作用是：将实际存在的旋翼目标，用具有一系列空间位置信息、排列信息的网格进行代替，即可将rcs计算程序所无法读取和处理的“实际存在的目标”转换为可读取和处理的网格目标。以确定的存储格式生成网格文件，在rcs计算程序中以“与表面网格信息存储格式相匹配的读取命令”，对表面网格信息进行读取，再经过一系列运算处理，即可获得需要的结果。
[0088]
本发明生成的动态时变网格文件即上文提到的该副完整旋翼的动态时变表面网格信息包含以下信息：
[0089]
(1)网格点坐标值；(2)网格点序号；(3)网格面元序号；(4)组成某网格面元的网格点序号。
[0090]
通过上述信息，可以求解出：(a)网格面元面积；(b)不同的网格面元在空间中的位置关系与遮挡关系，能够判断出电磁波射线是否经过此网格面元；(c)网格面元法向量，能够计算出电磁波射线经过此面元后的反射路径。
[0091]
第五步：基于以上信息和处理步骤，可以准确地向rcs计算程序描述出旋翼目标，及其各部分之间的位置关系。将(a)(b)(c)代入现有的rcs计算程序中的rcs计算公式，即可求解出旋翼的rcs。由于本发明中的网格准确地描述了旋翼的真实运动，因此将根据此网格得到的信息(a)(b)(c)输入rcs计算程序求解出的rcs也是旋翼真实运动状态下的rcs。
[0092]
选取某副4片桨叶旋翼，在相同条件下，分别计算仅考虑旋转运动的旋翼rcs，和采用本发明提供的方法得到的真实运动状态下的旋翼rcs，结果如图4所示，可以看出，两种方法下计算出的旋翼rcs有较大差距，基于本发明提供的方法得到的真实运动状态下的旋翼rcs由于考虑了旋翼的真实运动状态，因此其精度相比于仅考虑旋转运动的旋翼rcs具有明显提高。
[0093]
本发明实施例提供了一种与上述方法实施例对应的旋翼rcs计算网格生成系统，包括：
[0094]
获取模块，用于获取旋翼上目标桨叶的方位角以及表面网格信息；所述目标桨叶的表面网格信息包括：所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系；所述旋翼上所有桨叶中只有所述目标桨叶的表面网格信息已知。
[0095]
基准坐标值计算模块，用于根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值。
[0096]
桨叶方位角计算模块，用于根据旋翼转速、目标时刻、旋翼上各桨叶的序号以及旋翼上桨叶总片数，计算目标时刻旋翼上各桨叶的方位角。
[0097]
桨叶桨距角计算模块，用于根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角。
[0098]
周期变距模块，用于根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值。
[0099]
桨叶挥舞角计算模块，用于根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角。
[0100]
挥舞运动模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值。
[0101]
旋转运动模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值。
[0102]
旋翼rcs计算网格生成模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系生成旋翼rcs计算网格，所述旋翼rcs计算网格用于计算所述旋翼的雷达散射截面。
[0103]
本发明还提供了一种电子设备，包括：
[0104]
存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述实施例所述的旋翼rcs计算网格生成方法。
[0105]
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如述实施例所述的旋翼rcs计算网格生成方法。
[0106]
本发明有以下技术效果：
[0107]
本发明根据直升机某一飞行状态下的配平结果，计算出桨叶的桨距角和挥舞角，输入单片基准桨叶的表面网格信息中，生成“具备周期变距和挥舞特征的单片基准桨叶”网格，再对桨叶网格输入旋转运动信息，将每一片桨叶的表面网格信息进行序号重排和叠加存储，获得整副完整旋翼的动态时变电磁计算网格。能够将单片桨叶网格拓展成为完整旋翼的动态时变电磁计算网格，表征出旋翼周期变距、挥舞和旋转运动的特征，使旋翼的电磁计算网格能够完整、准确、清晰和高效地复现旋翼在真实运动过程中的状态，使得旋翼rcs计算精度显著提高，能够对直升机生存力进行有效评估，并指导直升机的隐身设计。
[0108]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0109]
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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，包括：获取旋翼上目标桨叶的方位角以及表面网格信息；所述目标桨叶的表面网格信息包括：所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系；所述旋翼上所有桨叶中只有所述目标桨叶的表面网格信息已知；根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值；根据旋翼转速、目标时刻、旋翼上各桨叶的序号以及旋翼上桨叶总片数，计算目标时刻旋翼上各桨叶的方位角；根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角；根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值；根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角；根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值；根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值；根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系生成旋翼rcs计算网格，所述旋翼rcs计算网格用于计算所述旋翼的雷达散射截面。2.根据权利要求1所述的旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值，具体包括：对于所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点中的任意一个网格点，根据所述网格点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算所述网格点的基准坐标值。3.根据权利要求1所述的旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，具体包括：根据公式计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，其
中，θ
n
表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的桨距角，θ0表示旋翼的平均桨距，a1表示旋翼的纵向周期变距操纵，表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的方位角，b1表示旋翼的横向周期变距操纵。4.根据权利要求1所述的旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值，具体包括：对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据所有网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上所述桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格点周期变距后的坐标值。5.根据权利要求1所述的旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，具体包括：根据公式计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，其中，β
n
表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的挥舞角，a0表示旋翼在设定飞行状态下的锥度角，a1表示旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角，表示目标时刻旋翼上第n个桨叶的方位角，b1表示旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角。6.根据权利要求1所述的旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值，具体包括：对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上所述桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值。7.根据权利要求1所述的旋翼rcs计算网格生成方法，其特征在于，根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值，具体包括：对于所述旋翼上任意一个桨叶，根据目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上所述桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上所述桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值。8.一种旋翼rcs计算网格生成系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取旋翼上目标桨叶的方位角以及表面网格信息；所述目标桨叶的表面网格信息包括：所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系；所述旋翼上所有桨叶中只有所述目标桨叶的表面网格信息已知；基准坐标值计算模块，用于根据所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中所有网格
点的坐标值以及所述目标桨叶的方位角，计算各网格点的基准坐标值；桨叶方位角计算模块，用于根据旋翼转速、目标时刻、旋翼上各桨叶的序号以及旋翼上桨叶总片数，计算目标时刻旋翼上各桨叶的方位角；桨叶桨距角计算模块，用于根据旋翼的平均桨距、纵向周期变距操纵、横向周期变距操纵以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角；周期变距模块，用于根据各网格点的基准坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的桨距角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值；桨叶挥舞角计算模块，用于根据旋翼在设定飞行状态下的锥度角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的后倒角、旋翼桨尖旋转平面相对于桨毂平面的侧倒角以及目标时刻旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角；挥舞运动模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点周期变距后的坐标值以及目标时刻旋翼上各桨叶的挥舞角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值；旋转运动模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值；旋翼rcs计算网格生成模块，用于根据目标时刻旋翼上各桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点旋转运动后的坐标值、所述目标桨叶表面的各三角形网格面元的序号、所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中每个网格点的序号以及所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元与所述目标桨叶表面的所有三角形网格面元中各网格点之间的构成关系生成旋翼rcs计算网格，所述旋翼rcs计算网格用于计算所述旋翼的雷达散射截面。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至7中任一项所述的旋翼rcs计算网格生成方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的旋翼rcs计算网格生成方法。

技术总结
本发明公开一种旋翼RCS计算网格生成方法、系统、电子设备及介质，涉及旋翼电磁散射特性技术领域。所述方法包括：根据目标桨叶所有网格点的坐标值以及方位角计算各网格点的基准坐标值；基于旋翼转速计算各桨叶的桨距角和挥舞角；根据各网格点的基准坐标值以及各桨叶的桨距角计算各桨叶每个网格点周期变距后的坐标值；根据周期变距后的坐标值以及各桨叶的挥舞角计算各桨叶每个网格点挥舞运动后的坐标值；根据挥舞运动后的坐标值以及旋翼上各桨叶的方位角，计算各桨叶每个网格点旋转运动后的坐标值；基于旋转运动后的坐标值生成旋翼RCS计算网格，旋翼RCS计算网格用于计算旋翼的雷达散射截面。本发明可提高旋翼RCS的计算精度。度。度。


技术研发人员：招启军 费钟阳 陈希 王博 赵国庆
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/23