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。     

磁损耗吸波涂层的损耗特性北大核心CSCD

为研究磁损耗吸波涂层的损耗特性,选取了两种羰基铁粉吸收剂及一种铁氧体吸收剂,采用同轴法测试了材料电磁参数,并计算了频率为1~18 GHz电磁波在吸波涂层中的衰减常数、相位常数和波长,考察了电磁波在吸波涂层中的衰减率,计算了吸波涂层对电磁波的输入阻抗和反射率。结果表明,厚度为2 mm的S型吸波涂层对频率为18 GHz的电磁波的衰减率达到-24.9 dB,电磁波能量下降为原来的0.3%。三种吸波涂层输入阻抗实部Re(Z_(in))最大值对应频率与反射率最大值对应频率值基本相等。输入阻抗实部Re(Z_(in))与自由空间中本征阻抗匹配性能不是决定涂层反射率的唯一重要因素。     

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。     

电磁波在吸波涂层中的干涉现象

为研究电磁波在吸波涂层中的干涉现象,选取了X型羰基铁粉吸收剂,采用同轴法测试了材料电磁参数,通过多次反射方法求解了X型吸波涂层在厚度为1/4波长时反射系数公式;另外,求解了不同厚度X-1型吸波涂层对频率为9.5 GHz平面电磁波反射系数公式,取公式前6项计算了反射系数Γ_a和反射率R_a。结果表明,多次反射波之间产生了干涉行为,发生了干涉相消现象。Γ_a、R_a分别与传输线方法计算的Γ和R的值非常接近,表明Γ_a和R_a可以近似代表X-1型吸波涂层对9.5 GHz电磁波的反射系数和反射率。当X-1型吸波涂层厚度小于1.9 mm或在3.2~6.6 mm时,第二反射波对第一反射波起到干涉相长作用,降低吸波性能,表明优选的吸波涂层厚度应该介于1.9~3.2 mm。     

基于墙面反射模型进行暗室性能分析的新方法

建立了墙面反射模型,用于根据雷达精度试验的要求计算微波暗室单个墙面的最大反射系数。进而可据此选择具有相应吸波性能的吸波材料。模型验证结果表明,计算结果比传统方法更具有工程应用价值。     

多层结构设计在吸波材料中的应用

简述了多层结构吸波材料设计的理论模型、设计原则及优化设计方法,从吸收剂材料的电磁特性方面总结了多层结构吸波材料的特点,详细论述了多层结构设计对吸波材料性能的影响,最后提出了多层吸波材料的技术难点和发展趋势。     

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。     

蜂窝结构吸波材料的斜入射电磁吸波特性研究

为分析蜂窝结构吸波材料在电磁波斜入射条件下的反射特性,首先基于长波长近似条件下的强扰动理论,得到蜂窝结构吸波材料的等效电磁参数;再利用各向异性分层介质条件下的横向场传播的本征波解,推导出蜂窝结构吸波材料对斜入射电磁波的反射系数公式;进而得到蜂窝结构吸波材料的反射率随入射角的变化关系。反射率的计算结果表明：在特定入射角情况下,对于不同的蜂窝高度,吸收剂存在最优厚度,可使其反射率最小。研究结果对蜂窝结构吸波材料的优化设计具有一定意义。     

电路模拟多层雷达吸收波材料的设计

提出一种把电路模拟技术与多层雷达吸波材料相结合的设计方法，将一个感性或容性是并插入靠近金属背衬的材料层中，并按照控制输入阻抗的要求安排其余的层，在仔细并参数和各层材料参数后，引结构能在宽频带范围内呈现小的反射，同时，与通常设计相比，层数更少，总厚度也更小。本文给出几个应用电感屏和电意容屏的设计例子，均有比通常设计更好的特性。     

电路模拟多层雷达吸波材料的设计

提出一种把电路模拟技术与多层雷达吸波材料相结合的设计方法。将一个感性或容性电路屏插入靠近金属背衬的材料层中，并按照控制输入阻抗的要求安排其余的层，在仔细决定电路屏参数和各层材料参数后，此结构能在宽频带范围内呈现很小的反射，同时，与通常设计相比，层数更少，总厚度也更小。本文给出几个应用电感屏和电容屏的设计例子，均有比通常设计更好的特性。     

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.     

多层复合吸波涂料设计与试验研究

单层吸波涂料一般吸波频带较窄,而多层吸波涂料吸波频带较宽。本研究采用三层结构设计,有效展宽吸收频带,在吸收频率为6～18GHz范围内,材料的反射率不大于-10dB,材料厚度为2.15mm,面密度4.5kg/m2,多层吸波涂料经过相应的环境试验后仍然能够保持较好的性能。     

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。     

不同碳黑填料含量2D—SiCf／SiC复合材料介电及雷达吸波性能研究

对先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的含碳黑填料2D-SiCf/SiC复合材料介电以及雷达吸波性能进行研究.研究表明,由于KD-Ⅰ型SiC纤维表面具有连续碳涂层,不能直接用于吸波材料,需通过空气热处理手段将其除去.对纤维表面去碳后制成的不同碳黑填料含量2D-SiCf/SiC复合材料微波介电常数进行测试,结果表明,随碳黑含量增加,复合材料介电常数明显增大,但由于碳黑的高比表面和先驱体溶液粘度的限制,复合材料中碳黑体积分数最大仅能达到7%～8%,介电常数难以继续增大,介电损耗低于0.3,并且介电常数频散效应不理想.对不同碳黑填料含量复合材料反射率进行计算,结果表明,单层复合材料在某一频段内具有较好的吸波性能,但由于复合材料介电常数频散效应较差,宽频吸波性能不理想,采用不同吸收剂含量复合材料层铺工艺可能可以解决吸波性能带宽问题.     

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。     

超大尺寸共形吸波体雷达散射截面分析及验证

受结构复杂、超大尺寸、制作工艺等多种条件的限制,超大尺寸共形吸波体装机应用后的雷达散射截面研究开展较少,亟需从仿真及试验两个方面加强研究。本文从超大尺寸共形吸波体的双马来酰亚胺材质隐身翼面前缘制作工艺和基于仿真评估的结构设计出发,对共形吸波体的分层结构参数进行优化,对机翼前缘共形吸波体的装机雷达散射截面进行试验验证。结果表明：本文设计的超大尺寸共形吸波体垂直极化下在2~18GHz 取得-1.1~-22.4 dB 的雷达散射截面减缩效果,雷达散射截面的仿真评估误差可以控制在6.5 dB 以内,其中材料的电磁参数各向异性测试对仿真误差有决定性影响。     

薄,轻,宽吸波涂层的优化设计

本文从优化方法的选择、目标函数的构造和多层吸波涂层的匹配三方面研究了薄、轻、宽吸波涂层的设计规律，设计并制备了吸波涂层，在工作频带内，涂覆吸波涂层的标准样板对垂直入射电磁波的反射率低于－８ｄＢ。     

耐高温吸波材料的研究进展

耐高温雷达隐身材料对提高武器装备的生存能力具有重要意义和实际应用价值。本文总结了耐高温吸波材料的研究进展,详细论述了SiC基无氧陶瓷材料、三元层状化合物、碳材料和金属氧化物高温吸波剂的研究现状,主要介绍了电子结构调控、掺杂、多层结构设计和多孔结构设计等提高材料吸波性能的方法与机制,指出了现阶段高温吸波材料研究中存在高温氧化和变温吸波特性不明晰的问题。最后,展望了耐高温吸波材料应用化和智能化的研究趋势。     

高温吸波涂层的多目标优化模型设计

大多数高温吸波材料都属于非磁损耗型,单层往往很难达到理想的吸波性能。为解决此问题并优化涂层厚度,通过差分进化算法建立了多层高温吸波涂层的多目标优化模型,重点以8.2～12.4 GHz内反射率RL-10 dB频率带宽和涂层总厚度d为优化目标。设定三种高温吸波材料,研究表明,单层涂层很难达到理想的吸波性能;在单目标优化中,以频率带宽为优化目标,得到了3.2 GHz的有效带宽,吸波性能显著提升;在多目标优化中,同时对涂层总厚度d进行优化,优化结果同单目标相比,在保持良好吸波性能的同时,涂层厚度下降30%,结果表明模型能够优化吸波性能,并最大限度降低厚度。本文建立的模型适用于多种材料,不局限于文中设定的三种材料,能够达到理想的优化结果。     

带有损耗的高阻表面的反射特性

研究了带有损耗的高阻表面,使用HFSS电磁仿真软件仿真分析了电阻加载和有限电导率贴片高阻表面的反射特性,并对带有损耗的普通方形贴片与齿化贴片高阻抗表面的吸波效果进行了对比.仿真结果表明通过加载电阻或采用有限电导率贴片均可以在一定的频率范围内降低高阻表面的反射系数,采用齿化结构可以扩展有损耗的高阻表面的吸波带宽.