考虑舵面偏转的飞翼布局飞机动态RCS仿真

doi:10.7527/S1000-6893.2026.32880

电子电气工程与控制

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考虑舵面偏转的飞翼布局飞机动态RCS仿真

王逸萱¹, 裴彬彬¹^,²(), 赵一兵³, 韩欣珉², 徐浩军²

^1.空军工程大学航空动力系统与等离子体技术全国重点实验室，西安 710038
^2.空军工程大学航空工程学院，西安 710038
^3.中国人民解放军95841部队，酒泉 735018

收稿日期:2025-10-10 修回日期:2025-11-25 接受日期:2026-03-26 出版日期:2026-04-07 发布日期:2026-04-02
通讯作者: 裴彬彬 E-mail:bbpei@xidian.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52507021);中国博士后科学基金(2024M754261)

Dynamic RCS simulation of flying wing with control surface deflections

Yixuan WANG¹, Binbin PEI¹^,²(), Yibing ZHAO³, Xinmin HAN², Haojun XU²

^1.Lab of Aerospace Power System and Plasma Technology，Air Force Engineering University，Xi’an 710038，China
^2.College of Aviation Engineering，Air Force Engineering University，Xi’an 710038，China
^3.Unit 95841，Chinese People’s Liberation Army，Jiuquan 735018，China

Received:2025-10-10 Revised:2025-11-25 Accepted:2026-03-26 Online:2026-04-07 Published:2026-04-02
Contact: Binbin PEI E-mail:bbpei@xidian.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52507021);China Postdoctoral Science Foundation(2024M754261)

摘要/Abstract

摘要：

飞翼布局飞机因其控制面尺寸大、开裂式阻力方向舵动作而牺牲其部分低可探测性能，为解决在考虑舵面偏转时求解全航迹动态雷达散射截面（RCS）的问题，提出一种无需预先计算离散化静态RCS的动力学联合电磁学的仿真方法。基于增量动态逆控制设计位置回路、航迹回路、姿态回路和角速度回路，建立具有多操作面特性的飞翼布局飞机动力学模型。分割飞翼布局飞机的舵面为独立模型，并同步飞行航迹过程中的舵面偏转角度使模型执行旋转运算。提出基于动力学联合电磁学的动态RCS求解算法，避免姿态角实时变化导致计算量指数级增长。为验证提出仿真方法的可行性，设计3类动态RCS对比仿真实验，包括考虑舵面偏转、舵偏朝向或背离雷达站和不同雷达工作频率环境。仿真结果表明：舵面偏转对飞翼布局飞机飞行过程中RCS的影响不可忽视，并验证了所提方法能有效求解考虑舵面偏转的飞翼布局飞机的全航迹动态RCS。

关键词: 动态RCS, 飞翼布局飞机, 舵面偏转, 全航迹, 动力学联合电磁学

Abstract:

Flying wing aircraft sacrifice some low-observability performance due to their large control surface dimensions and split-tail rudder operation. To address the challenge of solving for the full-trajectory dynamic Radar Cross Section （RCS） while accounting for control surface deflection， a simulation method combining dynamics and electromagnetics is proposed that eliminates the need for precomputing discretized static RCS. Based on incremental dynamic inverse control， position， trajectory， attitude， and angular velocity loops are designed to establish a dynamic model of the flying wing aircraft with multi-control-surface characteristics. The control surfaces of the flying wing aircraft are segmented into independent models， synchronizing their deflection angles during flight to execute rotational operations. A dynamic RCS solution algorithm based on combined electromagnetics and dynamics is proposed， avoiding exponential computational growth caused by real-time attitude angle variations. To validate the feasibility of the proposed simulation method， three types of dynamic RCS comparison simulations are designed： considering control surface deflection， control surface deflection toward or away from the radar station， and different radar operating frequency environments. Simulation results demonstrate that control surface deflection significantly impacts the RCS of flying wing aircraft during flight. The proposed method is validated as capable of accurately solving the full-trajectory dynamic RCS of flying wing aircraft considering control surface deflection.

Key words: dynamic RCS, flying wing aircraft, control surface deflection, full flight trajectory, dynamics-electromagnetics coupling

中图分类号:

V218

王逸萱, 裴彬彬, 赵一兵, 韩欣珉, 徐浩军. 考虑舵面偏转的飞翼布局飞机动态RCS仿真[J]. 航空学报, 2026, 47(14): 332880.

Yixuan WANG, Binbin PEI, Yibing ZHAO, Xinmin HAN, Haojun XU. Dynamic RCS simulation of flying wing with control surface deflections[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(14): 332880.

图/表 28

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

图 9

表1

航迹点坐标

航迹点	坐标/km
初始位置 $A$	（100，30，8）
过程航迹点 $B$	（100，50，8）
过程航迹点 $C$	（100，80，10）
过程航迹点 $D$	（100，100，12）
过程航迹点 $E$	（150，110，12）
过程航迹点 $F$	（153，80，9）
过程航迹点 $G$	（153，50，9）

表1

图 10

图 11

表2

图 12

图 13

表3

表4

不同航迹段Pearson相关系数对比

航迹段	Pearson相关系数
侧站平飞 $A B$	0.989 8
侧站平飞 $F G$	0.941 1
背站拉起 $B C$	0.955 1
背站拉起 $C D$	0.964 4
侧站盘旋 $D E$	0.826 3
对站俯冲 $E F$	0.997 4

表4

表5

不同航迹段RMSD对比

航迹段	RMSD/dBsm
侧站平飞 $A B$	0.281 4
侧站平飞 $F G$	0.498 0
背站拉起 $B C$	2.275 9
背站拉起 $C D$	1.236 2
侧站盘旋 $D E$	1.454 1
对站俯冲 $E F$	0.714 0

表5

图 14

表6

表7

表8

表9

图 15

表10

表11

表12

表13

参考文献 23

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

舵面预偏转	角度/（°）	舵面预偏转	角度/（°）
第1组左侧	15	第1组右侧	-16
第2组左侧	25	第2组右侧	-26
第3组左侧	35	第3组右侧	-36
第4组左侧	55	第4组右侧	0

是否考虑舵面偏转	方差/dBsm²	平均值/dBsm
不考虑	51.62	-1.354 2
考虑	54.01	-1.352 6

朝向还是背离雷达	波动幅度/%
朝向雷达	7.80
背离雷达	0.05

朝向还是背离雷达	峰值突增/dB
朝向雷达	11.61
背离雷达	5.73

朝向还是背离雷达	Pearson相关系数
朝向雷达	0.972 2
背离雷达	0.996 9

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Dynamic RCS simulation of flying wing with control surface deflections

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雷达工作频率/Hz	RCS平均值/dBsm
雷达工作频率/Hz	不考虑舵面偏转	考虑舵面偏转
435 M	-1.35	-1.35
1 G	-9.02	-7.13
2 G	-14.34	-11.09
3 G	-15.78	-11.84
10 G	-19.06	-14.25

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雷达工作频率/Hz	平均值增大百分比
435 M	0.12
1 G	20.93
2 G	22.67
3 G	24.97
10 G	25.24

雷达工作频率/Hz	Pearson相关系数
435 M	0.983 6
1 G	0.904 7
2 G	0.889 0
3 G	0.840 6
10 G	0.893 6

雷达工作频率/Hz	RMSD/dBsm
435 M	1.327 0
1 G	4.133 3
2 G	6.381 0
3 G	7.192 9
10 G	7.742 3