ヘルファイアミサイル RCS: X3D XFdtd との比較

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ミリ波周波数の RCS を正確に計算するには、ターゲットの幾何学的な詳細な表現と、小さなファセットの散乱効果を捉える物理モデリング技術が必要です。これらの周波数で RCS を計算するための非常に詳細なファセットモデルと従来の方法は、多くの場合、非常に長い実行時間をもたらすことができます。RCS を計算するための物理光学 (PO) および等価電流 (MEC) モデルを備えた Remcom の X3D を使用すると、合理的な実行時間内に精度の高い結果を得ることができます。

この例では、RCS 計算の設定と実行を詳細に説明します。 XGtd の X3D は PO MEC モデルを作成し、予測を使用したものと比較します。 XFdtd

図 1: ヘルファイアミサイルの形状

ターゲットは、ヘルファイア・ミサイルで、KMZ ファイルから XG にインポートされました。図1は、11536ファセットを持ち、PEC マテリアルとしてモデル化されているヘルファイアジオメトリを示しています。ジオメトリの単純化は必要ありませんが、XG にインポートされたジオメトリは、ファセットデータの意図しない穴やギャップなしに適切に形成されることが予想されます。ミサイルは、正の x 方向を指している機首を向いており、z 方向が正の発射ガイドがあります。図2は、3つの切断面のそれぞれからのミサイルを示しています。

 

図 2: XY、XZ、YZ カット面から見たヘルファイアミサイル

図 3: 切断面を備えたヘルファイアミサイル

シミュレーションでは、物理光学系と同等の電流計算方法の両方が有効になっている X3D RCS モデルが選択されます。許容される相互作用は、1回の反射と1回の回折です。 X3D モデルの場合、パスは最大1つの反射と、ターゲットスキャッタリングサーフェスへの途中での1回の回折と、ターゲットからの戻りによって検出され、その結果、sc に加えて最大2倍の相互作用のパスが得られることに注意してください。attering サーフェスの統合 (合計で5つの相互作用)。 

図3に示すように、3つの平面波は、XY、XZ、および YZ 切断面に対して定義され、それぞれに完全な360スイープと1度の間隔があります。10 GHz の正弦波形が使用されます。2つの far ゾーン要求 (phi およびシータ偏波の場合) は、各プレーンウェーブに対して定義されるため、RCS far ゾーン要求は6運用になります。

結果
XG の X3D RCS モデルによる予測は XF が生成した結果と比較されました。XF シミュレーションでは、波長あたり30個のセルを使用し、パラメータ化とスクリプトを実行して、各切断面の1つのプロットファイルに結果をまとめる必要がありました。 

図4、5、および6は、theta 偏波の RCS 予測に対する XG の X3D モデルと XF の比較を示しており、図7、8、9はφ偏予測の比較を示しています。表1と2は、それぞれシータ・ファイ偏波のエラー統計を示しています。プロットと定量的統計は、2つのモデル間で非常に良好な一致を示しており、θ偏波の場合は-0.6911 から0.774、phi 偏波 RCS の場合は-0.1854 から1.58 の範囲で平均誤差があります。  

図 4: XY 平面のシータ偏波 RCS: X3D PO MEC (赤) と XF (黒) の比較

 

図 5: XZ プレーンのθ偏波: X3D PO MEC (赤) と XF (黒) の比較

図 6: YZ 平面のθ偏波 RCS: X3D PO MEC (赤) と XF (黒) の比較

表 1: ヘルファイアミサイルのθ偏波について XG から XF を比較するエラー統計


 

図 7: X3D XY 平面の Phi-偏波 RCS: サブプレーン PO MEC (赤) と XF (黒) の比較

 

図 8: XZ 平面における Phi-偏波 RCS: X3D PO MEC (赤) と XF (黒) の比較

図 9: YZ 平面における Phi-偏波 RCS: X3D PO MEC (赤) と XF (黒) の比較

表 2: 「ヘルファイア・ミサイルの E ファイ RCS のために XG から XF を比較するエラー統計」

 

この例のシミュレーションは、4つのコアと中程度のレベルの GPU を備えた単一のワークステーションで実行されました。実行時間は運用の角度ごとに約13秒で、各360°カットを完了するのに1時間以上必要です。