隐身战斗机的设计与数学

最近小道大道消息，中国成飞的4代重型空优战斗机在进行滑跑试验，目前官方暴露的是两架原型机2001和2002号，估计会以J20为代号。 简单说说数学建模在飞机设计中的基本应用 1 隐身战斗机的特点是雷达散射截面积Radar Cross Section（RCS）要比同等体积大小的战斗机小很多，难以被对方雷达发现，由于存在着噪声等因素，对于雷达散射回波比较小的信号，会被雷达系统忽略，也许会被认为是一只大鸟。 2 第四代战斗机还被要求有优秀的气动外形，满足超音速巡航的特点而这样的气动外形一般来说需要设计的比较圆滑，使得空气能够“粘附”在飞机表面。但这样的设计会与RCS设计要求的有一定棱角以把雷达回波反射到对方雷达不会接受到的方向上的设计理念有冲突，所以第四代战斗机设计需要平衡两者的关系，也就是F22，俄罗斯T50放弃了优秀气动的鸭式布局，走常规布局的原因。 在飞机设计的阶段现在已经广泛的应用了计算机来进行数学建模，对于飞机的气动外形的RCS和机体结构进行流体力学受力分析。其中普遍应用计算数学方法的是有限差分法，有限差分法作为流体力学数值分析手段由来已久，也是求解流体力学方程最为行之有效的数值方法。而对于RCS的建模，则是在1966年Yee设计出了一种叫做FDTD(Finite-Difference Time-Domain)时域有限差分的网格后，被大规模应用于几乎所有与电磁场建模有关的设计中，包括天线，雷达，手机，电子产品的EMC模拟等等。而且近年来来由于计算机速度的高速发展，FDTD方法越来越受到重视，因为网格可以剖分的越来越细从而得到极高的精度，且可以在普通的个人电脑上进行电磁场数学建模成为可能。

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