未来武装直升机发展的趋势是高速与隐身性能兼备,其中雷达隐身性能已成为高速直升机设计中的一项重要指标。如何准确高效地预估高速直升机的雷达散射截面(RCS)成为其隐身设计的关键。本文针对共轴旋翼高速直升机复杂的结构布局特征,结合雷达吸波材料(RAM)在隐身设计中的应用,分别建立了基于高频近似方法和计算电磁学方法(CEM)的高效高精度RCS特性计算方法,并开展了高速直升机结构布局参数和涂覆RAM对RCS特性影响的研究,获得了一些有指导意义的结果。具体内容如下:第一章,简要介绍了国内外高速直升机的发展现状,针对高速直升机复杂的雷达散射问题,分析了目前直升机雷达目标特性及RCS预估方法研究方面的现状和技术难点,并指出了结合高频方法和CEM方法综合预估高速直升机RCS,开展结构布局参数和RAM应用对隐身性能影响研究的重要意义。第二章,建立了用于计算自由空间中表面涂覆介质的导体目标电磁散射问题的高频近似方法和高精度的FDTD方法。一方面,基于物理绕射理论,建立了将物理光学法和等效阻抗边界条件相结合计算目标表面散射、应用等效电磁流法计算涂覆边缘绕射的高频方法。另一方面,在常规FDTD方法基础上,发展了基于等效介质参数的共形网格技术,给出了具体计算流程并通过算例验证了两种方法的有效性。通过分析对比高频方法和FDTD方法在不同频率下的计算精度和效率,获得根据电尺寸不同选择运用不同方法的依据,验证了其准确性和高效性。第三章,为了精确反映高速直升机外形细节特征,以X-2直升机为研究对象,建立各部件及全机的几何模型,根据高频方法和FDTD方法的精度与效率对网格剖分的要求,分别得到适用于两种方法相应的电磁计算网格。在此基础上,对高频方法的计算网格进行了消隐处理、棱边识别,对FDTD方法的计算网格进行了共形网格的识别与几何信息提取。第四章,开展共轴双旋翼雷达目标特性分析与参数影响研究。为了揭示共轴旋翼RCS特性、结构参数影响及RAM应用对隐身性能的提升效果,在上述分析方法基础上,计算对比了矩形桨叶、单副旋翼与双旋翼RCS、表面感应电流及散射场随频率变化的分布特点,分析了频率、双旋翼间距及桨毂对旋翼整体RCS的影响。通过提取旋翼强散射部位,结合涂覆型RAM在工程实际应用中的局限,对比分析了全涂覆与部分涂覆RAM的设计方案,总结了涂覆型雷达吸波材料对提高共轴旋翼隐身性能的一些指导性结论。第五章,针对共轴旋翼高速直升机机身结构设计特点,以孤立机身为基准,研究加装平垂尾和尾部螺旋桨后的机身以及全机的RCS特性随机体结构布局参数变化的规律,着重开展其在航向姿态下鼻锥、侧向和尾追三个典型方位雷达散射特性和强散射源分布的分析研究,并尝试采用局部涂覆RAM的方法,在不同频率、不同方向雷达波照射下,通过比较装配不同部件的机身及全机的RCS、表面电流和散射场分布,总结了一些共轴旋翼高速直升机结构布局参数变化及RAM应用对雷达隐身性能影响的结论。