使用HyperWorks生成雷达截面或天线位置电子分析

项目介绍

雷达截面(RCS)和安装天线位置是飞机设计的重要参数。RCS是目标可检测性的衡量指标，例如飞机对于雷达的可检测性。较大的RCS表示目标（例如喷气式飞机）容易被检测到。SELEX GRLILED公司使用HyperWorks生成任意大的曲面网格并在单元上定义电子属性。生成的网格用于在电磁（EM）求解器中计算飞机的RCS或确定如何放置天线以获得最佳性能。 本案例使用一个1亿单元的快速喷气式飞机网格模型用于雷达追踪和隐身性。

SELEX GRLILED是防务电子市场的领导者，在空中任务关键系统和战场及国土安全领域具有显著优势。SELEX GRLILED是一家真正的全球化公司，在五大洲拥有大约7000名员工。

挑战

要生成1亿个单元的曲面网格需要先将几何切分为更小的曲面，每个曲面需要足够小以便能够使用网格划分算法高效地划分网格。这就要求将结构模型和微波仿真工具相结合，使用EM求解器生成电子分析层面认为足够小的高质量曲面网格。所有单元必须达到电子分析层面的足够小，一个指导性的原则是三角形边的长度介于λ/ 8和λ/12之间，这样可以在求解的稳定性和模型规模之间很好地折中。同时大量的小尺寸单元还会影响内存需求和求解运行时间，所以必须优化三角形单元的长度。

解决方案

SELEX GRLILED使用HyperWorks生成大量的小尺寸单元并使用矩方法（MOM）描述多大及多复杂的结构可以和电磁场交互。一种被称为多级快速多极（MLFMM）算法的方法被开发出来，该方法可以更好地处理大模型，该方法使用结构迭代框格将结构离散为越来越小的块。这样可以缩减模型规模从而减少了内存需求和运行求解时间。

为了生成这些模型，Altair开发了一套流程自动化工具使SELEX GRLILED能够对全模型进行细分。将模型分成足够小的部分后再在不同部件的交界曲线上划分网格，这样就生成了一系列节点将各个部件桥接起来。

组成全模型的每个子模型被写入单独的文件。子模型检查无误后被赋予电子属性，包括各种单元的各种参数。属性设置检查无误后再被赋予与该仿真问题使用的电磁求解器相关的各种电子属性。

结论

使用HyperMesh开发了一个流程自动化工具，生成了用于RCS分析和安装天线的性能分析的1亿单元的曲面网格模型。本例表明网格质量可以在网格划分算法和电磁求解器要求之间保持协调一致，从而减少了从前处理器导出网格的重新处理工作。该流程允许生成任意规模的网格且不受计算资源的限制。基于MLFMM方法集成电磁求解器使SELEX GRLILED的工程师们可以在图形界面下对模型赋予电子属性，之前这样的需求是无法实现的。与求解器的集成还允许将旧模型读入到网格划分环境进行修改并且不需要重新赋电子属性。HyperWorks帮助SELEX GRLILED的设计师减少了创建大型电磁分析模型的时间从而节约了大量开发成本。