（信息与通信工程专业论文）飞机尾流的微结构特征及散射特性研究.pdf

s t u d y o nt h em i c r o s t r u c t u r ea n d s c a t t e r i n g c h a r a c t e r i s t i c so f a i r c r a f tw a k ev o r t i c e s c a n d i d a t e ：z h o ub i 。l l s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rw a n gg u o y u ad i s s e r t a t i o n s u b m i t t e di np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fd o c t o ro f e n g i n e e r i n g i ni n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g g r a d u a t es c h o o lo fn a t i o n a l u n i v e r s i t yo f d e f e n s et e c h n o l o g y c h a n g s h a ，h u n a n ，p r c h i n a ( n o v e m b e r , 2 0 0 9 ) m 06 肼0m 6 9舢7iiiil舢y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文题目：墨扭屋速鳆邀箜掏挂焦丞邀盟赞：睦盈壅 学位论文作者签名： 日期：专年员甚 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定一本人授权国 防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允 许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目：墨扭屋逾鲍邀箜掐挂征丞煎盟挂性盟在 一一 学位论文作者签名： 作者指导教师签名： 日期：锄哆年，朋7 日 日期：劫哆年7 月夕日 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 弓i 言1 1 2 尾流的国内外研究现状。3 1 2 1 尾流的流体力学特性研究4 1 2 2 尾流的电磁散射特性研究7 1 2 3 尾流的雷达探测实验9 1 3本文的主要工作l l 第二章尾流的微结构特征研究1 4 2 1 引言1 4 2 2 尾流运动的一般特性1 5 2 2 1 尾流卷起前的分层大气环境1 5 2 2 2 尾流卷起后的层流运动1 6 2 2 3 尾流卷起后具有稳定的涡环量l 6 2 3 对流扩散方程1 7 2 4 有限差分方法18 2 4 1 差分格式l8 2 4 2 局部网格细化技术。：2 2 2 4 3 周期性边界条件2 4 2 5 尾流的主要特征及分布特性2 4 2 5 1 尾流的主要流体特征2 4 2 5 2 尾流的旋转速度模型。2 6 2 5 3 飘降速度2 8 2 5 4 尾流微结构的分布特性。2 9 2 6 尾流微结构的快速建模3 2 2 6 1 快速建模方法3 2 2 6 2 仿真结果。3 4 2 6 3 扩散系数的影响3 6 2 7 本章小结3 8 第三章尾流的散射机理与r c s 特性研究3 9 第1 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 3 1 引言3 9 3 2常用的尾流电磁散射模型3 9 3 2 1 终端区域仿真模型4 0 3 2 2 尾流保守被动仿真模型。4 3 3 2 3 径向密度梯度模型。4 6 3 2 4 绝热传输模型4 8 3 3 尾流中电磁波的散射5 0 3 3 1f r a u n h o f f e r 近似。5 1 3 3 2b o r nj 丘似5 2 3 3 3 雷达散射截面积5 3 3 4 尾流的折射系数起伏模型5 4 3 4 1 尾流中折射率的微结构5 4 3 4 2 介电常数分布特性。5 6 3 4 3 保守被动量与r c s 的关系6 0 3 5 尾流r c s 的频域、时域特性6 2 3 5 1 尾流r c s 的频域特性6 2 3 5 2 尾流r c s 的时域特性6 7 3 5 3 尾流r c s 的外推算法分析。6 9 3 6 数值结果对比验证与数值误差分析。7 2 3 6 1 晴空状态下飞机尾流的雷达散射截面分析7 2 3 6 2 数值结果对比与误差分析7 8 3 7 尾流单、双站i 屺s 方向图特性8 0 3 7 1 单站r c s 方向图8 0 3 7 2 双站r c s 方向图8 2 3 7 3 最优雷达布站方案8 5 3 8 本章小结。8 6 第四章侧风环境中尾流的r c s 特性研究8 8 4 1 引言8 8 4 2 侧向风速对尾流运动的影响8 8 4 2 1 侧风影响下尾流的运动模型8 9 4 2 2 仿真结果与分析9 0 4 2 3 统计数据分析与验证9 3 4 3 不同侧风环境中尾流的r c s 特性9 4 4 3 1 侧向风速为2 米秒时尾流的r c s 特性9 4 第1 i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 4 3 2 侧向风速为5 米秒时尾流的r c s 特性9 6 4 3 3 数值结果分析9 8 4 4 本章小结9 9 第五章尾流回波的多普勒特性研究1 0 0 5 1 引言1 0 0 5 2 多普勒处理技术1 0 0 5 3 尾流回波的多普勒谱1 0 2 5 3 1 垂直入射时尾流回波的多普勒谱1 0 2 5 3 2 水平入射时尾流回波的多普勒谱1 0 3 5 3 3 任一入射角入射时尾流回波的多普勒谱1 0 4 5 3 4 侧风环境中尾流回波的多普勒谱1 0 6 5 3 5 仿真结果分析1 0 6 5 4 本章小结1 0 7 第六章结束语1 0 8 6 1 论文的主要工作和创新点1 0 8 6 2 进一步工作的研究方向。1 0 9 致谢110 参考文献11 1 作者在学位期间取得的学术成果1 2 1 附录尾流速度模型12 3 第i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 表目录 表1 1 表2 1 表2 2 表3 1 表3 2 表3 3 表3 表3 表4 表4 飞机尾流i c a o 间隔标准2 b 一2 飞机仿真参数2 9 c 5 a 与波音7 4 7 飞机仿真参数3 5 飞机仿真参数4 8 雷达工作波长与对应的频率6 7 k w a j a l e i n 大气环境参数7 0 b 2 与c 一5 a 飞机仿真参数7 2 湍流动能消散率与湍流强度的关系7 4 9 0 度入射时不同侧风情况下尾流的r c s 9 8 0 度入射时不同侧风情况下尾流的r c s 9 9 第页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图目录 图1 1尾流灾难模型1 图1 2尾流的i c a o 安全间隔标准2 图1 3 湍流b r a g g 散射示意图7 图i 4 层流b r a g g 散射示意图8 图1 5 湍流与层流散射机理的差别示意图8 图1 6r a s s 探测实验场景1 0 图1 7g i l s o n 尾流探测所用雷达10 图1 8t h a l e s 公司所用的x 波段b o r - a5 5 0 雷达1 l 图1 9 论文结构和主要研究内容1 3 图2 1飞机尾流的形成1 4 图2 2a 3 4 0 飞机尾流的生成与演化示意图1 4 图2 3 尾流分区示意图1 5 图2 4 尾流涡环量与时间的关系1 6 图2 5 全局粗网格剖分空间示意图2 3 图2 6 细化网格剖分空间示意图2 3 图2 7 尾流与飞机重量的对应关系2 5 图2 8飞机尾流的特征参数模型2 5 图2 9飞机尾流旋转速度模型。2 7 图2 1 0 尾流旋转速度水平方向速度分布图2 7 图2 1 l尾流旋转速度垂直方向速度分布图2 8 图2 1 2 尾流的飘降示意图2 8 图2 13尾流系统飘降速度示意图2 9 图2 1 4b 2 隐身轰炸机2 9 图2 15t - - 0 秒时保守被动量状态分布图3 0 图2 1 6t = 5 秒时保守被动量状态分布图3 0 图2 1 7t = 1 0 秒时保守被动量状态分布图3 0 图2 1 8t = 1 5 秒时保守被动量状态分布图3 1 图2 1 9t = 3 0 秒时保守被动量状态分布图31 图2 2 0t = 4 5 秒时保守被动量状态分布图。31 图2 2 1t = 6 0 秒时保守被动量状态分布图3 2 图2 2 2c 5 a 飞机尾流卷起后第5 0 秒时水蒸气状态分布3 5 图2 2 3波音7 4 7 飞机尾流卷起后第l8 8 秒时水蒸气状态分布一3 5 第v 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图2 2 4 图2 2 5 图2 2 6 图2 2 7 图2 2 8 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 图3 1 1 图3 1 2 图3 1 3 图3 1 4 图3 1 5 图3 1 6 图3 1 7 图3 1 8 图3 1 9 图3 2 0 图3 2 1 图3 2 2 图3 2 3 图3 2 4 图3 2 5 图3 2 6 图3 2 7 图3 2 8 图3 2 9 外推数据与仿真数据的比较3 6 过尾流涡核直线上外推数据与仿真数据的比较3 6 扩散系数改变后第l8 8 秒时水蒸气状态分布。3 7 扩散系数对波音7 4 7 飞机尾流的影响3 7 过尾流涡核直线上扩散系数改变前后的数据比较3 8 c 1 3 0 尾流卷起后第3 0 秒时水蒸气及折射系数结构常数分布4 3 c 5 a 尾流卷起后第7 0 秒时水蒸气状态分布( t j m y e r s ) 4 4 单涡相对介电常数分布4 8 尾流大气中点，和观测点，的几何位置关系5 1 ，。和秒之间的关系5 3 t = 5 秒时相对介电常数分布。5 8 t = 1 0 秒时相对介电常数分布5 8 t = l5 秒时相对介电常数分布5 9 t = 3 0 秒时相对介电常数分布5 9 t = 4 5 秒时相对介电常数分布5 9 t = 6 0 秒时相对介电常数分布6 0 尾流主要散射区域示意图6 1 0 度入射尾流示意图。6 2 9 0 度入射尾流示意图6 3 垂直入射，尾流卷起后第5 3 0 秒的r c s 特性6 4 垂直入射，尾流卷起后第3 5 6 0 秒的i 屺s 特性6 5 水平入射，尾流卷起后第5 3 0 秒的r c s 特性6 6 水平入射，尾流卷起后第3 5 6 0 秒的r c s 特性6 7 垂直入射尾流r c s 随时间变化的关系6 8 水平入射尾流r c s 随时间变化的关系6 8 不同入射角时尾流i 比s 随时间变化的关系6 8 c 5 a 飞机尾流的r c s 外推数据7 2 飞机尾流坐标示意图7 3 c 5 a 尾涡中的位折射系数分布图7 4 c 5 a 位折射系数梯度分布图7 5 c 5 a 反射率结构常数分布图7 5 c 5 a 雷达体反射率分布图。7 6 单个波束照射下飞机尾流示意图7 6 r c s 随入射波频率变化关系图7 7 第页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图3 3 0 图3 3 l 图3 3 2 图3 3 3 图3 3 4 图3 3 5 图3 3 6 图3 3 7 图3 3 8 图3 3 9 图3 4 0 图3 4 1 图3 4 2 图3 4 3 图3 4 4 图3 4 5 图3 4 6 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 l 图4 1 2 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 r c s 随雷达距离变化关系图7 7 不同方法所得的尾流r c s 7 8 t j m y e r s 计算尾流卷起后第6 0 秒时的r c s 7 9 n a s a 对尾流r c s 的理论计算数据【73 。8 0 尾流卷起后第l o 秒时单站i 池s 特性8 l 尾流卷起后第3 0 秒时单站r c s 特性8 l 尾流卷起后第6 0 秒时单站r c s 特性。8 1 垂直入射，尾流卷起后第l o 秒时的双站r c s 特性8 3 垂直入射，尾流卷起后第3 0 秒时的双站r c s 特性8 3 垂直入射，尾流卷起后第6 0 秒时的双站r c s 特性8 3 水平入射，尾流卷起后第1 0 秒时的双站r c s 特性8 4 水平入射，尾流卷起后第3 0 秒时的双站r c s 特性8 4 水平入射，尾流卷起后第6 0 秒时的双站r c s 特性8 4 单站探测尾流的水平入射雷达布站方案8 5 单站探测尾流的垂直入射雷达布站方案8 5 双站探测尾流的水平入射雷达布站方案8 6 双站探测尾流的垂直入射雷达布站方案8 6 侧向风对尾流运动的影响。8 9 侧向风速影响下尾流的运动模型9 0 无侧风影响下尾流状态分布的演化特性9 1 侧向风速为2 米眇尾流状态分布演化特性9 2 侧向风速为5 米，秒尾流状态分布演化特性9 2 美国尾流事故中风速统计方 ( 1 9 8 8 年一1 9 9 9 年) 9 4 侧向风速为2 米秒，垂直入射时尾流的r c s 特性9 5 侧向风速为2 米眇，水平入射时尾流的r c s 特性。9 6 侧向风速为2 米秒，尾流r c s 随时间变化的关系9 6 侧向风速为5 米，秒，垂直入射时尾流的r c s 特性9 7 侧向风速为5 米秒，水平入射时尾流的r c s 特性9 8 侧向风速为5 米秒，尾流r c s 随时间变化的关系9 8 多普勒处理流程1 0 0 垂直入射时尾流回波的多普勒谱1 0 2 水平入射时尾流回波的多普勒谱1 0 3 尾流任一方向的多普勒速度分解示意图1 0 4 尾流卷起l o 秒时不同入射角下的回波多普勒谱1 0 5 第v i i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图5 6 尾流卷起2 0 秒时不同入射角下的回波多普勒谱1 0 5 图5 7 侧向风速为2 米秒，水平入射时尾流回波的多普勒1 0 6 图5 8侧向风速为2 米秒，垂直入射时尾流回波的多普勒1 0 6 图5 9 垂直入射，f = 1 5 g h z 时在不同时刻的多普勒谱。1 0 7 附录a 1 尾流归一化切向速度分布1 2 5 附录a 2 尾流归一化涡环量分布1 2 5 第n 页 国防科学技术 飞机尾流是飞机飞行时产生的 时间长、空间尺度大等特点。飞机 生重大影响，是制约机场吞吐量的 强的雷达可探测性，研究飞机尾流 值。从航空安全的角度看，研究尾 场的运力，还对应急条件下空军、 义。另外，随着隐身技术的进步， 与识别隐身飞机本体。 论文以飞机尾流的雷达探测为研究背景，系统深入地研究了飞机尾流的微结 构空间分布特性和演化特性、飞机尾流的电磁散射模型、飞机尾流的r c s 特性、 侧向风对飞机尾流微结构及r c s 特性的影响以及飞机尾流回波的多普勒特性。具 体研究内容主要包括以下几个方面： 第一个方面，研究了飞机尾流的微结构特征及其分布特性。针对飞机尾流的 运动演化规律，将流体n s 运动方程简化为对流扩散方程，以模拟尾流中水蒸气 混合率、位温等保守被动量的演化特性。结合尾流的空气动力学特征，采用局部 网格细化技术和周期边界条件，利用迎风格式的有限差分方法实现了尾流微结构 分布特性的模拟，并开发了尾流仿真系统软件( w v s s ) ，利用该软件对尾流进行实 时仿真可得到不同时刻尾流微结构的分布特性。修正和完善了以往基本尾流保守 被动量仿真的尾流微结构的快速建模方法，能获得更准确描述外推飞机尾流的微 结构的分布特性，并指出扩散系数改变对尾流微结构的分布特性的影响不大。 第二个方面，研究了飞机尾流的电磁散射机理与l s 特性。在总结不同尾流 散射特性方法的优缺点后，从m a x w e l l 方程出发，利用单次散射理论，提出了一 种f r a u n h o f f e r 近似和b o m 近似条件下的尾流散射截面的计算公式，与相关文献中 提出的散射截面计算公式相比，物理意义更加明确，计算精度更高。在实现尾流 内水蒸气混合率、位温等微结构特征的分布特性建模的基础上，提出了一种“折 射系数起伏 的尾流电磁散射模型，获得了尾流的介电常数分布和演化特性。计 算得到了飞机尾流的r c s 的频率特性和方向图，在此基础上提出了尾流探测雷达 的最优布站策略。 第三个方面，研究了侧向风速大小对尾流的运动和尾流r c s 特性的影响。利 用有限差分方法，实现了不同风速条件下尾流稳定段微结构特征的空间分布特性 和演化过程模拟，得到了尾流不同时刻的微结构分布特性。同时，分析了侧向风 速大小对尾流r c s 特性的影响，结果表明，在9 0 度观测方向时侧向风速大小对尾 第i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 流的r c s 没有大的影响，而在0 度观测方向侧向风速对尾流的r c s 有很大的影响， 在0 度方向上侧向风速越强尾流的r c s 越小。 最后，研究了飞机尾流的时变多普勒特性。基于尾流微结构的分布特性，对 无侧风和有侧风条件下尾流雷达回波的多普勒特性进行了详细分析，在无风情况 下，其回波的多普勒速度在垂直方向与尾流的飘降速度相同，在水平方向上的多 普勒速度为零，其它方向上的多普勒速度也正好满足尾流飘降速度的矢量分解， 在有侧风情况下，水平方向上的多普勒速度与侧向风速相同，这一结果很好的反 映了尾流的层流运动特征，对尾流的雷达信号处理技术和尾流的雷达特征提取与 流体力学特性参数反演等提供了理论基础。 本文的研究成果对于反隐身及航空安全与机场调度中的飞机尾流雷达探测具 有重要意义，已在武器装备探索研究项目“基于飞机尾流探测的x x x ”中得到应 用。 主题词：飞机尾流微结构保守被动量对流扩散方程折射系数电 磁散射侧向风多普勒 第i i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 a b s t r a c t a i r c r a f tw a k ev o r t i c e sa r et h ep a r t i c u l a rh y d r o d y n a m i c sp r o p e r t i e sw h e ni tf l y i n g i th a v ei n t e n s i t y ，s t a b i l i z a t i o n ，s t a n d i n gal o n gt i m ea n ds p a c es c a l el a r g ep r o p e r t i e s w a k ev o r t i c e sh a v es i g n i f i c a n ti m p a c to na v i m i o nf l i g h ts a f e t y ，e s p e c i a l yw h e na i r c r a r l a n d i n go rt a k i n g o f t h ew a k ev o r t i c e sa r et h ei m p o r t a n tf a c t o rt h a tr e s t r i c tt h e c a p a c i t yo fa v i a t i o n c o m p a r ew i t ht h ea t m o s p h e r e ，w a k ev o r t i c e sh a v es t r o n g e rr a d a r d e t e c t i o np r o p e r t i e s s t u d yo nt h ew a k ev o r t i c e sr a d a r s c a t t e r i n gp r o p e r t i e s a n d d e t e c t i o nt e c h n o l o g yh a v es i g n i f i c a n ta p p l i c a t i o nv a l u e f r o ma v i a t i o ns a f e t ya s p e c t , w e s t u d yo nt h ew a k ev o r t i c e sr e a lt i m ed e t e c t i o na n df o r e c a s tt e c h n o l o g yn o to n l yc a n i m p r o v et h ec a p a c i t yo fa v i a t i o n ，i nu r g e n tc o n d i t i o n ，i th a v es i g n i f i c a n tm e a n i n gf o ra i r f o r c e ，n a v ya v i a t i o na r m s ，c a r r i e rp l a n ew h e nf a s tl a n d i n ga n dt a k i n g - o 位m o r e ，a st h e s t e a lt e c h n o l o g yg r o w i n gu p ，a n t i - s t e a lt e c h n o l o g yb a s e do nw a k ev o r t i c e sd e t e c t i o n w i l le x c e e dd e t e c t i o ns t e a la i r c r a f ti t s e l t a k i n ga i r c r a f tw a k ev o r t i c e sr e a l t i m ed e t e c t i o na st h eb a c k g r o u n d ，t h i st h e s i s s y s t e m i c a l l ys t u d i e st h ea i r c r a f tw a k ev o r t i c e sm i c r o s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e s p a t i a ld i s t r i b u t i o na n de v o l u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s , t h ea i r c r a f t w a k ev o r t i c e s e l e c t r o m a g n e t i cs c a t t e r i n gm o d e l ，t h ea i r c r a f tw a k ev o r t i c e sr c sp r o p e r t i e s ，t h e c r o s s w i n di n f l u e n c eo nt h ea i r c r a f tw a k ev o r t i c e sm i c r o s t r u c t u r ea n dr c sp r o p e r t i e s t h ea i r c r a f tw a k ev o r t i c e sd o p p l e re c h oc h a r a c t e r i s t i c sa n ds oo n t h es p e c i f i cr e s e a r c h i n c l u d e st h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： f i r s t l y ，t h em i c r o s t r u c t u r eo fa i r c r a f tw a k ev o r t i c e sp r o p e r t i e sh a v e b e e ns t u d i e d b a s e do nt h ee v o l u t i o nr u l e so ft h ea i r c r a f tw a k ev o r t i c e sm o v e m e n t , t h ef l u i dn - s e q u a t i o n si ss i m p l f i e dt ot h ec o n v e c t i o n d i f f u s i o ne q u a t i o nf o rt h es i m u l a t i o nt h e e v o l u t i o np r o p e r t i e so fp a s s i v ec o n s e r v a t i v ev a l u e ，s u c ha sw a t e rv a p o rm i x i n gr a t e ， p o t e n t i a lt e m p e r a t u r e ，a n d s o o n c o m b i n i n g 谢t l lw a k ev o r t i c e sa e r o d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c s ，w eu s el o c a lf i n em e s hg e n e r a t i o nt e c h n o l o g y ，p e r i o d i cb o u n d a r y c o n d i t i o n sa n df i n i t ed i f f e r e n c em e t h o dt of i n i s ht h ew a k ev o r t i c e sd i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i e ss i m u l a t i o n aw a k ev o r t e xs i m u l a t i o ns y s t e ms o f t w a r e ( w v s s ) i s d e v e l o p e d aw a k ev o r t i c e sm i c r o s t r u c t u r er a p i dm o d c l i n gm e t h o dw h i c hi sb a s e do n p a s s i v ec o n s e r v a t i v ev a l u es i m u l a t i o ni sm o d i f i e d b yt h i sm e t h o d t h ea c c u r a c yo f m i c r o s t r u c t u r es i m u l a t i o nc o n d i t i o ni se n s u r e da n dt h e c a l c u l a t i o n e f ：f i c i e n c y i s e n h a n c e d i ti sp o i n t e do u tt h a tt h ed i f f u s ei n d e xh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nw a k ev o r t i c e s d i s t r i b u t i o np r o p e r t i e s s e c o n d l y ，t h ea i r c r a f tw a k ev o r t i c e se l e c t r o m a g n e t i cs c a t t e r i n gm e c h a n i s ma n d r a d a rc r o s ss e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c si sr e s e a r c h e d t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f d i f f e r e n tm e t h o d si ss u m m r i z e d ；b a s e do nm a x w e l le q u a t i o n sa n dt h es i n g l es c a t t e r i n g 廿1 e o r y af o r m u l af o rc a l c u l a t i n gw a k ev o r t i c e sr c si sp r o v i d eu n d e rf r a u n h o f f e ra n d 第i i i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 b o r na p p r o x i m a t i o nc o n d i t i o n s c o m p a r i n gw i t ho t h e rf o r m u l a s ，i t sp h y s i c a lm e a n i n gi s m o r ee x p l i c i t ea n di t sc a l c u l a t i o nr e s u l ti sm o r ea c c u r a c y b a s e do nt h em i c r o s t r u c t u r e d i s t r i b u t i o np r o p e r t i e s ，s u c h 嬲w a t e rv a p o rm i x i n ga n dp o t e n t i a lt e m p e r a t u r e ，w eb r i n g o u tar e f r a c t i v ei n d e xf l u c t u a t i o n sm o d e l t h ed i e l e c t r i cc o n s t a n td i s t r i b u t i o na n d e v o l u t i o np r o p e r t i e sa r eo b t a i n e d a tt h es a m et i m e ，t h ei sf r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c s a n dd i r e c t i o nm a p sa r eo b t a i n e d b a s e do nt h i sc o n d i t i o n ，w eb r i n go u ta no p t i m a l s t r a t e g yf o rr a d a rt od e t e c ta i r c r a f tw a k ev o r t i c e s t h i r d l y ，t h ei n f l u e n c eo fc r o w w i n ds p e e do nw a k ev o r t i c e sm o v e m e n ta n dr c s p r o p e r t i e sa r es t u d i e d u s i n gt h ef d t dm e t h o d ，t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o na n de v o l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fm i d d l ew a k ev o r t i c e sm i c r o s t r u c t u r ea td i f f e r e n tw i n ds p e e d c o n d i t i o na r es i m u l a t e d a n dw eo b t a i n e dt h ew a k ev o r t i c e sm i c r o s t r u c t u r ed i s t r i b u t i o n p r o p e r t i e sa td i f f e r e n tt i m e 1 h er e s u l t sp e r f e c t l ya g r e ew i t ht h es t a t i s t i c a ld a t a a tt h e s a m et i m e ，t h ei n f l u e n c eo fc r o s s w i n ds p e e do nw a k ev o r t i c e sr c s p r o p e r i t e si ss t u d i e d ，n l er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o r s s w i n ds p e e dh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nw a k ev o r t i c e sr c sa t 9 0d e g r e eo b s e r v a t i o na n g l eb u th a sl a r g ei n f l u e n c eo na t0d e g r e eo b s e r v a t i o na n g l e a t z e r od e g r e eo b s e r v a t i o na n g l e ，t h ew a k ev o r t i c e sr c si ss m a l l