再入体头身部及绕流RCS特性相似规律研究

再入体头身部及绕流RCS特性研究主要有地面试验、理论计算和靶场飞行试验三种手段。相似准则是关联地面试验、理论计算和靶场飞行试验三种手段的纽带和桥梁，目前，国内尚未专门开展过再入飞行器及绕流场RCS特性相似规律研究，而国外公开发表的文献中也没有现成的公式可以借鉴。因而，国内在再入飞行器及绕流场RCS特性研究方面存在地面试验、理论计算和靶场飞行试验相互脱节的现象。本项目将开展再入体头身部及绕流RCS特性研究，主要目的是学习国内外在再入体头身部及绕流RCS特性研究方面的先进经验，借鉴国内外在涂覆有吸波材料的隐身飞行器缩比模型测量理论方面的最新成果，对于通常关心的高度80～40km的再入弹道，推导新的非烧蚀状态下再入体头身部及绕流RCS特性相似准则，并利用数值计算和地面气动物理靶试验验证推导出的相似准则的有效性。分析推导出的相似规律的适用范围，给出不同条件下外推结果的误差范围。

本文总结了国家自然科学基金项目“再入体头身部及绕流RCS特性相似规律研究”完成情况。取得的主要进展包括：推导并通过数值模拟验证了均匀等离子体包裹飞行器RCS特性的相似准则，在此基础上，给出了复杂再入体头身部及绕流RCS特性相似准则。从高超声速流场模拟的双缩尺率和亚密湍流尾迹RCS模拟的Born近似出发，推导了亚密湍流尾迹RCS模拟的相似规律。利用提出的相似规律，解释了气动物理靶试验模型在各种状态下头身部及绕流RCS测量结果都远远大于亚密湍流尾迹RCS的原因。建立了再入体及其绕流电磁散射特性模拟的物理模型和数学模型，研制了基于时域有限差分方法（FDTD）的再入体及其绕流RCS特性计算软件。针对亚密湍流尾迹流场电磁散射特性开展了模拟方法研究，编制了基于畸变波Born近似的亚密湍流散射特性计算程序。开展了超高速模型RCS特性气动物理靶试验研究，验证了再入体及其绕流场RCS特性数值模拟方法的有效性和准确性，也验证了利用畸变波Born近似模拟亚密湍流尾迹流场电磁散射特性的有效性。