RCS del misil Hellfire: Comparación de X3D PO MEC con XFdtd

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El cálculo preciso de la RCS a frecuencias de ondas milimétricas requiere una representación geométrica suficientemente detallada del objetivo y técnicas de modelado físico que capten los efectos de dispersión de las facetas pequeñas. Los modelos de facetas muy detallados y los métodos tradicionales para calcular la RCS a estas frecuencias pueden dar lugar a menudo a tiempos de ejecución muy largos. Utilizando el modelo X3D de Remcom con Óptica Física (PO) y Método de Corrientes Equivalentes (MEC) para el cálculo de RCS, se pueden obtener resultados precisos en tiempos de ejecución razonables.

Este ejemplo detalla la configuración y ejecución de cálculos RCS utilizando el modelo X3D PO MEC de XGtd y compara las predicciones con las realizadas utilizando XFdtd.

El objetivo es un misil Hellfire, que se importó a XG desde un archivo KMZ. La figura 1 muestra la geometría Hellfire, que tiene 11.536 facetas y está modelada como material PEC. No es necesario simplificar la geometría, aunque se espera que la geometría importada a XG esté bien formada sin agujeros o huecos no intencionados en los datos de las facetas. El misil está orientado con el morro apuntando en la dirección x positiva, con las guías de lanzamiento en la dirección z positiva. La figura 2 muestra el misil desde cada uno de los tres planos de corte.

Figura 2: Misil Hellfire visto desde los planos de corte XY, XZ e YZ

Para la simulación, se selecciona el modelo X3D RCS, con los métodos de cálculo de Óptica Física y Método de Corrientes Equivalentes habilitados. Las interacciones permitidas son una reflexión y una difracción. Tenga en cuenta que para el modelo X3D, esto significa que las trayectorias se encontrarán con hasta una reflexión y una difracción en el camino a la superficie de dispersión del objetivo, así como en el retorno del objetivo, lo que resulta en trayectorias con hasta el doble de interacciones, además de la integración de la superficie de dispersión (un total de hasta cinco interacciones). 

Se definen tres ondas planas para los planos de corte XY, XZ e YZ, cada una de ellas con un barrido completo de 360 y un espaciado de un grado, como se indica en la figura 3. Se utiliza una forma de onda sinusoidal de 10 GHz. Se definen dos solicitudes de zona lejana (para polarización phi y theta) para cada onda plana, lo que da como resultado seis solicitudes de zona lejana RCS monostáticas.

Resultados

Las predicciones realizadas por el modelo X3D RCS de XG se compararon con los resultados generados por XF. Las simulaciones XF se realizaron utilizando 30 celdas por longitud de onda y requirieron parametrización y scripting para ensamblar los resultados en un único archivo de trazado para cada plano de corte. 

Las Figuras 4, 5 y 6 muestran la comparación entre el modelo X3D de XG y XF para las predicciones de RCS con polarización theta, y las Figuras 7, 8 y 9 muestran las comparaciones para las predicciones con polarización phi. Las tablas 1 y 2 muestran las estadísticas de error para la polarización theta y phi respectivamente. Los gráficos y las estadísticas cuantitativas muestran un acuerdo muy bueno entre los dos modelos, con un error medio que oscila entre -0,6911 y 0,774 para el RCS polarizado en theta y entre -0,1854 y 1,58 para el RCS polarizado en phi.  

Las simulaciones de este ejemplo se realizaron en una única estación de trabajo con cuatro núcleos y una GPU de nivel moderado. El tiempo de ejecución fue de aproximadamente 13 segundos por ángulo monostático, por lo que se necesitó algo más de una hora para completar cada corte de 360°.