圖1　(a)座艙插值擬合前網柵圖　(b)座艙插值擬合后網柵圖

　　通過C-R樣條曲面對目標模型的擬合，實現了復雜目標由型值點構成的多邊形粗糙模型到光滑真實模型的過濾，在對目標進行幾何描述以后，即可應用圖形軟件標準接口(OpenGL)［4］和圖形加速卡硬件對目標進行顯示和消隱，從而在微機上實現GRECO的電磁計算.以下是用圖像生成程序顯示的座艙模型圖2(a)，(b)前者是沒插值前的圖形，后者是用C-R樣條擬合后的圖形.

圖2　(a)擬合前座艙模型　　(b)擬合后座艙模型

其詳細計算實現方法請看參考文獻［5］.

三、艙內結構散射分析
　　當雷達信號進入座艙，經多次反射后又傳出座艙，其傳播方向無法預料，其強度也很難估計.這里，將用以下方法解決該問題.首先應用分層媒質理論［1］求解艙罩的反射系數和透射系數.
　　1.分層媒質的反射和透射系數［1］
　　令垂直于Z軸的多層媒質的層數為L，加之其外部邊界，共有L+2種媒質.分層媒質界面垂直于Z軸，則在入射媒質與分層媒質中的電磁場可表示為：

　(1)

式中為沿軸的單位矢量，［Mm］的具體表示式為

　(2)

式中

δm=(2πNm/λ)dmcosθm
Nm=εmμm-j(4πσmμm/ω)　(3)

其中λ為入射平面波波長，ω為角頻率，ε、μ和σ分別為媒質的介電常數、導磁率和導電率，為簡便起見，定義分層結構的導納Y為

　(4)

故方程(1)可表示為

　(5)
　(6)

式中［B　C］T定義為分層結構的特征矩陣，且

Y=C/B　(7)

　　實際上，分層媒質的反射系數、傳輸系數和吸收系數可表示為

　(8)
　(9)
　(10)

　　2.能量分布調制法［6］
　　鑒于雷達波穿過艙罩進入艙內，由艙內散射體散射到艙外空間過程中，至少兩次穿透艙罩結構，利用分層媒質散射矩陣和能量、相位加權，考慮到艙內射線物理過程產生的隨機性，在艙內后向散射的RCS求解中引入了隨機因素.利用隨機因數生成程序+應用程序，從而獲得良好的統計結果.
　　假設透過艙罩進入座艙的能量為ε，由于艙內人體、頭盔、座椅以及儀表框架等物體的散射，該能量被隨機地在方位角(φ0,φ0)和俯仰角(θu,θd)范圍內散布.相當于以某一能量分布函數F(θ，φ)對均勻擴散情況下的平均能量進行調制加權，使能量分布與實際情況更逼近.F(θ，φ)可視不同機種的情況，通過分析和測試予以確定.在此種情況下，艙內電磁能量密度的分布可表示為：

(θ,φ)=εF(θ,φ)/∫θdθu∫θ0-θ0R2sinθdφdθ
=εF(θ,φ)/［2R2φ0(cosθu-cosθd)］　(11)

因此，在某方向(θ，φ)上由引起的RCS值為：

σ(θ,φ)=lim［4πR2(θ,φ)/|Ei|2］
=2πεF(θ,φ)/［φ0(cosθu-cosθd)］　(12)

考慮到雷達波經過艙罩進入艙內，由艙內物體散射回艙外空間的過程中，兩次穿透艙罩結構，勢必產生能量損耗，于是

(θ,φ)=εF(θ,φ).β/［2R2φ0(cosθu-cosθd)］
σ(θ,φ)=2πεF(θ,φ).β/［φ0(cosθu-cosθd)］ 　(13)

式中β為衰減因子，且β正比于艙罩透射系數的平方.式中F(θ，φ)必須滿足

∫θdθu∫φd-φ0F(θ,φ)sinθdθdφ=2φ0(cosθu-cosθd)　(14)

由于

∫θdθu∫φd-φ0(θ,φ)R2sinθdθdφ=ε

令

則

σ(θ,φ)=4πεβF0(θ,φ)/∫∫F0(θ,φ)sinθdθdφ　(15)

　　式(15)中F0(θ，φ)的選取應根據統計結果確定.例如，對均勻分布而言F0(θ,φ)=1，而對高斯分布和對數分布情況下，分別為FG0(θ，φ)和FL0(θ,φ):

式中ξ和α為分布參數.在確定F0(θ，φ)之后,式(15)可用來解艙內散射對某給定方向的RCS值σ(θ，φ).艙內結構散射以及艙外金屬面部分構成總的面效應場Esf，棱邊部分則構成總的邊緣散射場Esw.

四、座艙總散射場
　　艙內結構散射以及艙外金屬面部分構成總的面效應場Esf,棱邊部分則構成總的邊緣散射場Esw.其RCS值為

　(16)

五、數值結果分析
　　對于帶有鍍層厚度在40～80?的有機玻璃(其厚度為10mm，相對介電常數和導電率各為εr=2.62,μr=1)，薄膜的導電率取為5×106(1/Ω.m)，則在垂直入射時電磁反射率與鍍層厚度的關系如圖3和圖4所示.

圖3　反射率與鍍層厚度的關系(重直極化)

圖4　反射率與鍍層厚度的關系(水平極化)

　　圖5(a)為、10.5GHz、VV極化帶導電鍍層(100?)、座艙姿態角為(φ,0,0)時的飛機座艙的理論計算曲線，相應的實驗曲線圖5(b).

圖5　目標：座艙模型，頻率：10.5GHz，極化：VV，帶導電鍍層

　　圖6(a)為10.5GHz、HH極化、帶導電鍍層(100?)、座艙姿態角為(φ，0，0)時的飛機座艙理論計算曲線，相應的實驗曲線圖(b)

圖6　目標：座艙模型，頻率：10.5GHz，極化：HH，帶導電鍍層

　　從實驗和計算結果可以看出，采用鍍膜結構的座艙RCS平均值為-15dBSM，兩者平均值一致，總的趨勢一致，證明了該算法的有效性.另外采用鍍膜結構的座艙透入艙的能量較小，再返回艙外的散射能量更小，遠小于無鍍膜的座艙.利用以上計算方法可給出不同飛行狀態，極化，和工作頻率的RCS值，它可作為航空飛行器CAD/CAM系統中的一個基本模塊，與其它CAD模塊一起，進行優化處理，為飛行器設計提供依據.