含左手材料的单、双层结构微波吸波材料设计

提出了含左手材料的单层微波吸波结构及具有不同结构形式的双层微波吸波材料的设计方案。建立了用于描述其吸波性质的物理模型,利用转移矩阵方法逐一推导出了他们的吸波原理,提出了针对每种微波吸波材料结构的、在设计过程中必须遵从的设计原则。介绍了上述吸波结构的一般设计方法,并给出了经理论推导得出的、在设计过程中可能用到的计算公式。     

结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用

对多层阻抗渐变的吸波结构设计思想进行了分析,介绍了多层阻抗渐变思想在吸波层板和泡沫两类结构吸波材料设计上的应用。理论计算与试验验证结果均表明,采用多层阻抗渐变设计能够使吸波层板和泡沫的吸波带宽向低频拓展,同时显著提高吸波泡沫的吸收强度。具有三个阻抗渐变吸收层的4 mm厚吸波层板在5~18 GHz频段反射率小于-10 d B;具有六个阻抗渐变吸收层的22 mm厚吸波泡沫在2~18 GHz频段反射率小于-10 d B,其中在6~18 GHz频段反射率小于-20 d B,8~12 GHz频段反射率小于-30 d B。多层阻抗渐变设计是提高结构吸波材料吸波性能的有效手段。     

多目标规划方法在隐身涂层设计中的应用

根据多层吸波层材料电磁波反射系数的传输线理论，通过建立涂层材料的介电及磁性参数数据库、采用多目标规划法，进行各层材料的选择及层厚的优化设计，为多层隐身涂层材料的研制提供强有力的设计工具。该研究开发的软件具有吸波材料参数数据库、全面搜索优化、部分选定优化、特定结构反射系数计算等功能。最大可分5个波段设定不同的设计指标，最大设计层数为6层。     

复合型雷达吸波材料结构优化设计的数值计算

基于多层复合型雷达吸波材料的设计要求构造了多目标优化的模型,将基本遗传算法(SGA)改进为自适应-混合遗传算法(MAHGA),通过数值计算为多层雷达吸波材料的结构优化提供了依据,依据计算结果制备了多层复合雷达吸波材料并进行了反射率和电磁参数测试实验,实验结果与计算结果吻合较好,复合材料具有良好的吸波性能,在8~18GHz低于-10dB的带宽可达7.8GHz,最大衰减量为-34.6dB,总厚度为3.5mm。     

多薄层涂覆吸波材料计算设计方法研究

介绍了多薄层吸波材料的计算设计理论及优化方法 ,给出了单层、双层、多层吸波材料的计算设计结果 ,并预报了多层吸波材料对入射波的能量衰减和吸收带宽。采用表面涂覆技术制备了多薄层涂覆吸波材料的平板试样 ,并测试了其吸收带宽、吸收峰位及功率衰减等技术指标。理论计算与实验比较研究表明 ,采用第一性原理计算和计算机辅助优化设计结果与实验基本吻合。     

飞行器隐身结构材料优化设计与分析

在飞行器隐身结构材料研究中,为达到宽、轻、薄等设计指标要求,通常需要对隐身结构材料进行有效的优化设计。本文基于一种电磁损耗型吸波结构材料的电磁参数的测量值,给出了反射系数与入射波频率和各层厚度、电磁参数的函数关系,构造了多目标优化函数,并用计算机模拟的方法对各层的厚度和整体材料的吸波性能进行了优化。     

簿壁型多层结构吸波材料研究

本文介绍了适用于薄壁型吸收雷达波的结构材料。以垂直入射波在多层平板介质上的反射为理论依据,进行计算机优化设计,研制出在密度、厚度、吸波性能诸方面能满足进气道等薄壁结构要求的吸波材料。     

结构型吸波材料研究

本文主要介绍了隐身结构吸波材料的研究情况。通过理论设计及CAD辅助计算得到了一种“陷阱”式的宽频带层板型结构吸波材料和一种宽频带蜂窝夹层型结构吸波材料。     

一种多层胶板雷达吸波材料

依据阻抗匹配原理,设计了具有“陷阱”结构的多层吸波材料.通过方案优化,设计出五层结构的吸波材料,该材料在2～18 GHz频段内具有双吸收峰的宽带吸收特性.改变第五层的厚度,可以调整高频吸收峰的位置,而对低频吸收峰影响不大.应用阻抗圆图,直观显示了三种设计方案的阻抗变换情况.研制的JB-5多层吸波材料,在6 ～ 17 GHz频段内,反射率≤-12 dB,材料厚度小于5.0 mm,并有良好的耐环境性能.该吸波材料可在实验室制作,根据需要裁剪成一定形状,用专用黏结剂粘贴在目标体表面,能有效降低目标对雷达波的反射.     

一类周期结构雷达吸波材料的设计与吸波性能研究

将两种雷达吸波材料(RAM)按照1:1的体积比设计成不同的周期结构,利用电磁场有限元软件对反射率进行计算.计算结果表明,周期结构吸波材料的吸收峰位于两种吸波材料之间,周期结构的大小、形状以及吸波材料在周期结构中的位置对吸波性能均有较大影响.     

电路模拟吸波材料带宽拓展方法探索

电路模拟吸波材料有一定的频率选择特性,电磁波有效损耗的带宽通常比较窄,通过多层电路屏、掺杂电损耗介质、磁损耗介质层组合、磁电损耗组合的方法,对电路模拟结构吸波材料在2~18GHz区间电磁损耗带宽的拓展进行了初步探索。结果证明:四种方法都能够提高电路模拟吸波材料的有效吸波带宽,并能够不同程度地提高材料的吸波效率。多层电路屏、掺杂电损耗介质的多层电路屏、组合磁损耗介质层的多层电路屏、组合磁损耗介质层和电损耗介质的多层电路屏,其反射率≤-5dB的带宽较单层电路屏的1.2GHz分别增加了6.4、10.6、9.6、10.6GHz,最小反射率分别达到-8、-10、-12、-25dB。     

雷达罩内用泡沫型吸波材料研究

以微波传输线理论为基础 ,研制出一种宽带轻质泡沫型吸波材料。该材料在 8～ 1 8GHz频率范围内 ,反射率均小于 -1 5 d B。材料经过了物理机械性能试验与雷达照射试验。地面模拟与飞行试验结果表明 ,在雷达天线罩内使用该材料 ,可以有效降低罩内金属部件对天线的影响。     

航天器在轨全过程表面辐射热计算数值仿真研究

对在轨航天器表面辐射热计算进行了全过程数值仿真研究。航天器结构较复杂,针对不同结构进行区域分解,对几何模型进行相应的规则化,同时采用结构化网格和非结构化网格建立通用的计算网格自生成技术。仿真过程重点考虑了任意曲面的网格自动划分和任意形状交界面的数据传递,兼顾几何结构、物理过程、计算精度和计算速度。将有限元法和能束均匀分布法相结合计算角系数和辐射传递系数。将积分法和能束均匀分布法相结合计算外热流。由于在轨航天器表面多用多层隔热组件包裹,针对这部分结构采用节点网络法和控制容积法计算其表面温度,而未被包裹的结构采用有限元法计算其表面温度。对具有辐射换热关系的非连通区域温度场的有限元计算进行了分析和公式推导。最后,用Microsoft VC++6.0编程设计开发了近地轨道航天器表面辐射热计算仿真软件。     

磁性多层膜微波吸收剂的制备

利用磁控溅射设备制备了Fe／SiO2磁性多层膜微波吸收剂。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)对其结构进行表征。将磁性多层膜微波吸收剂制成同轴测试样品,利用网络矢量分析仪测量电磁参数,并针对单层材料进行优化设计。结果表明,该磁性多层膜吸收剂具有较好的微波吸收效果。     

Layer-oriented Element Integration Algorithm of Conformal Perfectly Matched Layer

As an efficient artificial truncating boundary condition, conformal perfectly matched layer (CPML) is a kind of multilayer anisotropic absorbing media. To reduce computing effort of CPML, this article proposes a layer-oriented element integration algorithm. In this algorithm, the relative dielectric constant and permeability are considered as constants for each the very thin monolayer of CPML, and the element integration of multilayer along the normal direction is substituted by the element integration of monolayer. The CPML is divided into multilayer elements, whose element matrixes are evaluated by monolayer integration. Numerical examples show that the layer-oriented element integration algorithm is reliable and the CPML formed with this algorithm possesses high-efficient absorbing performance.     

前缘吸波结构承载性能优化分析研究

前缘吸波结构具有承载和吸波的双重功能,足隐身结构设计的重要研究方向之一.针对典型前缘吸波结构,利用零阶和一阶参数优化算法对其承载性能进行优化计算,获得透波蒙皮与吸波填充物的优化布置方案;提出提高前缘吸波结构承载效率的优化分析方法和技术途径,为隐身结构设计提供了重要参考.     

飞机层合风挡鸟撞击有限元数值模拟

建立了鸟撞击层合风挡三维有限元分析模型,对层合材料采用具有失效模型的率型本构模型,用非线性接触-碰撞有限元程序模拟了飞机层合风挡的鸟撞击动响应过程,给出了层合风挡鸟撞的计算实例,讨论了层合风挡结构被鸟冲击变形破坏的机理,数值模拟结果为层合风挡抗鸟撞击叠层设计提供了理论依据。     

蜂窝结构吸波材料等效电磁参数的计算

用介质波导理论导出了蜂窝结构吸波材料的特征方程;数值计算了蜂窝结构中电磁波传播常数及其等效介电常数与等效磁导率。其主模的传播常数是介于芯与壁单质平面波的传播常数之间,等效电磁参数具有色散特性。     

吸波材料在飞行器隐身设计中的应用研究

基于多目标优化理论,提出雷达吸波材料在物体表面涂敷位置的优化设计方法。利用电磁波的干涉原理和材料的吸波性能,通过设计吸波材料在飞行器表面的涂敷位置,研究局部涂敷吸波材料所能获得的隐身效果。以某飞行器模型为例开展吸波材料隐身技术研究,实现了雷达散射截面减缩与材料增重之间的优化与折衷。