1 概述

垂直尾翼的布局形式有多种。典型的非隐身飞机通常采用单垂尾和双垂尾。由于垂尾产生镜面散射，同时垂尾与平尾（或机身）构成角反射器，两者均是强散射源，造成较大的侧向散射。为缩减该部分电磁散射，设计隐身飞机时，通常将垂尾倾斜一定角度，即采用V形尾翼。本文采用CAE——FEKO软件提供的电磁仿真手段，探究L波段下V尾侧向散射特点。

图1 飞机尾翼

2 电磁模型的建立

设计V形尾翼附着于菱形低散射载体上。采用Altair公司的HyperMesh进行网格剖分，并结合FEKO建立电磁模型。

2.1模型设计

单片翼面和低散射载体如下图所示。尾翼采用梯形平面形状，翼型是基于NACA0009的改型。低散射载体上表面为曲面以模拟机身上表面，下表面平坦；厚度薄，边缘锋利，以减小载体散射截面积，避免对尾翼的计算结果造成影响。两个翼面均外倾30°，根弦间距2.13m。具体尺寸见表1。

图2 三维数模

表1 设计参数

2.2网格划分

使用Hypermesh划分模型表面网格。为分析L波段（1GHz）下电磁散射特性，按照FEKO对网格的要求，网格尺寸取1/8倍波长，即37.5mm。Hypermesh导出的网格为三角形和四边形混合网格，在FEKO中全部转化为三角形面元。网格数量为83752。

2.3材料属性与电磁参数

计算中将模型作为金属处理。模型状态为俯仰角为0°、滚转角为0°。电磁波为L波段（1GHz），采用远场平面波照射，采用物理光学法（PO）和多层快速多极子方法（MLFMM）进行计算，极化方式为水平极化和垂直极化，计算方位角为45°～135°，其中0°方位角定义为电磁波从机头照向机尾。激励源和方位角定义如下图。

图3 激励源与方位角

3 CAE计算结果

图4 散射截面计算结果

4 分析与结论

由上图可看出，在57°方位角附近出现峰值，这是由翼面前缘产生的（翼面在水平面上投影的前缘后掠角为57°，如图5）。PO算法和MLFMM算法均计算出该峰值。PO算法只能计算出镜面散射，表明57°方位角附近，镜面散射占主导。90°方位角附近，PO算法和MLFMM算法相差不大，说明在90°方位角附近，翼面产生的镜面散射仍是主要的散射源。60°～84°方位角内，以及96°～124°方位角内，PO算法与MLFMM相差较大，在这些方位角内，多次反射占主导地位，V形尾翼散射截面积呈现较大较宽峰值这一特点。

图5 设计方案俯视图

通过以上分析得到如下结论：

（1）垂直于翼面前缘方位角附近以及90°方位角附近，镜面散射占主导，可用PO算法进行快速估算；

（2）在60°～84°方位角内，以及96°～124°方位角内，V形尾翼散射截面积呈现较强较宽波峰，产生机理为多次反射，该方位角内，PO算法不能准确估算散射截面积，需采用MLFMM进行计算。