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。     

军事工程吸波隔热兼容性隐身材料研究——电磁参数研究

通过对雷达波与材料的相互作用机理进行研究，得出隐身材料吸波性能取决于两个因素：电磁波阻抗匹配和电磁损耗。为此，对该无机非金属多孔泡沫隔热吸波兼容材料的结构电磁特性、频率特性和影响因素进行了分析研究，研究结果表明：无机泡沫吸波材料有比其同质粉末压片更大的电磁损耗，这种差异来自于三维网络结构产生的本征损耗：无机泡沫吸波材料具有更好的宽频带电磁损耗特性；无机泡沫吸波材料结构对材料电损耗的增加远大于磁损耗的增加．属电损型介质。     

含超材料的新型蜂窝夹层结构吸波复合材料

研究含超材料的新型蜂窝夹层结构复合材料的宽频吸波性能,分析吸波蜂窝高度和蜂窝介电性能对含超材料新型蜂窝夹层结构吸波复合材料吸波性能的影响规律。结果表明:吸波蜂窝高度增加有利于提升超材料结构单元的吸收效果;超材料吸波结构与吸波蜂窝的匹配效果随着吸波蜂窝介电性能的提升,先提高后降低,当吸波蜂窝介电常数实部介于1.59～1.84、介电常数虚部介于1.31～1.75时,匹配效果最好;引入超材料结构单元后,含超材料新型蜂窝夹层结构复合材料低频1～2 GHz频率范围的平均吸波性能显著提升,同时材料重量得到大幅度降低。     

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。     

石墨烯基吸波材料研究新进展

吸波材料的性能是影响雷达隐身的关键因素,其研究对军用和民用都具有非常重要的意义。石墨烯由于其独特的吸波性能,成为吸波材料研究的一大热点。本文综述了石墨烯/铁氧体、石墨烯/金属微粉、石墨烯/磁性金属、石墨烯/导电聚合物和石墨烯/磁性材料/导电聚合物等复合吸波材料在吸波领域的最新研究应用现状,并展望了吸波材料未来发展趋势。     

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。     

颗粒尺寸对Fe-Si-Al 电磁与吸波性能的影响

为阐明吸收剂的颗粒尺寸与吸波材料电磁、吸波性能之间的关系,以气雾化球状Fe-Si-Al粉末为原料,通过筛分获得不同颗粒尺寸的Fe-Si-Al合金,以硅橡胶为基体制备了Fe-Si-Al吸波材料。借助振动样品磁强计和矢量网络分析仪分别研究了颗粒尺寸对Fe-Si-Al粉末和吸波材料的比饱和磁化强度、电磁参数和吸波性能的影响。结果表明:随着颗粒尺寸的减小,Fe-Si-Al粉末的比饱和磁化强度增加;吸波材料的复磁导率增加,复介电常数减小;3 mm厚的Fe-Si-Al吸波材料随其颗粒尺寸的减小,匹配频率向低频移动。减小吸收剂的粒径有助于提高其磁性能和吸波材料的低频吸收效果。     

飞行器表面电磁缺陷及雷达吸波材料应用

从飞行器表面电磁特性和电磁缺陷分析入手,就如何使用雷达吸波材料进行了探讨,提出了采用雷达吸波材料或特种良导电材料,针对电磁缺陷进行修复的雷达吸波材料应用思路。该方法可减少雷达吸波材料的使用量,从而减轻飞行器重量,提高其性能,降低成本,改善维修性。并进行了试验验证。     

雷达吸波材料重量估算

采用雷达吸波材料是军用飞机隐身设计的重要技术措施之一，由此而带来的飞机重量变化在型号研制中颇受关注。这里分别简要地说明了磁性吸波材料、介电吸波材料和复合结构型雷达吸波材料的组成及其基本原理，并给出了这几种常用雷达吸波材料的重量估算分析方法。     

纳米雷达隐身材料研究进展

从纳米材料的结构特征出发，简单阐述了纳米材料在雷达隐身方面的应用前景及近年来国内外不同的纳米雷达隐身材料的制备方法、结构特点和雷达吸波性能。结合实际需求和国外发展动态指出了我国未来纳米雷达隐身材料的发展方向。     

用于航空电磁防护和智能隐身的光学透明柔性宽带吸波器的试验研究

本文设计了一种可用于航空器电磁防护和智能隐身的光学透明的宽带超材料柔性吸波器。该吸波器采用三明治结构,使用透明导电材料氧化铟锡(ITO)代替金属作为顶层表面谐振结构和底层铺地所用材料,透明柔性材料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为介质层,可以在2.0～5.2GHz内达到85%以上的吸收率。试验测试吸收谱结果与仿真结果相符合。同时,HFSS软件仿真结果显示该吸波器对极化角度不敏感,且入射角度低于30°时,吸收率变化很小,在实际应用中有很好的灵活性。该透明柔性宽带微波吸波器精确覆盖了常用的WiFi频段,可有效减小移动电子设备等常见干扰源对飞机造成的电磁干扰。     

隐身结构机翼RCS分析与优化设计

以前缘内部填充吸波材料的隐身结构飞机机翼为研究对象,采用矩量法对其向前的雷达散射截面(RCS)进行数值分析;根据代理模型优化策略,对上述机翼隐身结构中的吸波材料厚度与劈角的选取进行RCS特性分析与优化。研究表明,和全金属机翼相比,隐身结构机翼具有更好的隐身特性;经过优化设计,可在典型方位上显著降低翼面结构RCS,提高了原隐身结构的吸波性能。     

翼面隐身结构电磁散射特性稳健优化设计研究

隐身结构是指由蒙皮和多种内部材料组成的、能满足承载要求、并具有明显降低雷达散射截面(RCS)的结构.阐述了一种典型的翼面隐身结构方案.为了进一步挖掘该隐身结构减缩RCS的潜力和考虑到实际情况中作为设计变量的吸波材料、玻璃钢电磁参数以及内部几何形状会有一定偏差,应用基于代理模型的优化策略,对其进行电磁散射特性稳健优化设计.研究结果表明,经过优化设计后,能显著降低翼面隐身结构RCS及其对设计变量的敏感性.     

雷达吸波材料和吸波结构与飞机隐身技术

雷达吸波材料和吸波结构的使用是飞机隐身的一个重要措施。本文介绍了雷达吸波材料(RAM)和吸波结构(RAS)及其在飞机隐身技术中的作用。     

双层梯度蜂窝吸波结构优化设计

设计了一种带蒙皮和金属底板的双层梯度蜂窝吸波结构，并利用Hashin-Shtrikman（HS）模型获得其等效电磁参数。在此基础上，以反射率低于-10dB带宽最大为优化目标，利用保收敛粒子群优化算法（Guarantee Convergence Particle Swarm Optimization，GCPSO）对四种不同排序方案的双层梯度蜂窝吸波结构进行优化设计。结果表明，入射电磁波的角度和极化方式以及吸波材料的选择、排序和厚度对双层梯度蜂窝结构的吸波性能有很大的影响；不同入射角度下TM极化时的吸波特性明显优于TE极化，在入射角为60^°时最为明显；对比四种方案优化结果显示，case 1方案由于选用损耗角较小的吸波材料充当透波层，分布于蒙皮下面，而选用损耗角较大的吸波材料作吸收层，并置于吸波结构底层，因而具有最大的优化目标函数，吸波效果最佳，且蜂窝高度仅为具有相同吸波效果的case 3方案的49.44%。因此，选择case 1方案作为本文最终优化结果。     

雷达波吸波涂层理想电磁参数的计算机模拟分析

目前吸波涂层计算机模拟分析多是从现有材料出发,研究厚度、排布次序等参数对于涂层吸波性能的影响.本文介绍了一种通过预先设定雷达吸波涂层的厚度、反射率等多个参数,反推得到一定入射频率下达到预定反射率所需理想电磁参数区域的研究方法,并通过实验进行了验证.结果表明这种分析方法能够较好的预测吸波剂在不同频段的吸波性能并明确指出吸波剂的改性方向,对于吸波涂层的设计具有重要的作用和意义.     

石墨烯超材料吸波结构3D打印

石墨烯增强树脂基复合材料密度低,具有优良的电磁波吸收性能,是极具应用前景的雷达隐身吸波材料,传统的石墨烯吸波复合材料制备工艺复杂,难以灵活制备复杂结构。超材料作为一种人工电磁介质,以材料自身电磁特性为基础,通过单胞结构设计,可实现高性能超材料微波吸收结构(MetaMaterial Absorber,MMA)的设计,利用3D打印技术复杂结构零件快速成型的优势,可实现树脂基MMA功能结构一体化制造。综述了石墨烯增强树脂基复合材料、3D打印超材料吸波性能的研究进展,提出一种基于木堆结构的3D打印石墨烯增强聚乳酸复合材料梯度超材料吸波结构,该结构在4.5～40GHz频段内,具有35.5GHz的超宽频带微波吸收性能(反射损耗低于–10dB)。     

吸波涂层对L波段天线性能影响的仿真分析

机身隐身技术的不断成熟,使得天线隐身的重要性不断凸显。为了降低天线的雷达散射面积,通常会在天线外添加具有吸波特性的天线罩或是涂敷吸波材料,但这些手段势必会对天线性能造成一定的影响。文中基于此问题研究了吸波材料对天线性能影响,通过CATIA建立天线罩模型,并联合HFSS进行天线系统的整体仿真分析,在天线罩上添加单层吸波材料,得到单层涂敷型吸波材料对L波段天线性能的影响趋势。仿真结果表明,随着吸波材料厚度的增大,L波段天线传输特性得到改善,但同时伴随着增益的不断降低,并通过对比得出吸波材料添加于天线罩内部结构中效果更好。     

磁性涂层碳纤维各向异性铺层板的反射率计算

对磁性涂层碳纤维各向异性铺层板反射率的计算是研究其结构吸波材料性能的基础.本文基于磁性涂层碳纤维单向板的电磁特性分析,研究了电磁波在磁性涂层碳纤维复合材料板中的传输特性.首先推导了单层各向异性复合材料板中的传播常数和波阻抗,在此基础上用传输矩阵法进一步推导了适用于带有磁性涂层碳纤维复合材料铺层板的反射特性.利用此计算方法求解了各向异性复合材料铺层板在不同极化入射电场、材料板不同铺层层数、方向、厚度下的反射特性.最终根据以上算法,开发出各向异性复合材料铺层板结构吸波材料反射率的优化设计软件.     

进气导叶与吸波导流环气动/隐身一体化设计方法研究

针对涡轮发动机隐身需求提出了一种进气导叶与吸波导流环一体化设计方法,确定了吸波导流环主要设计参数。将涡轮发动机中的导流支板等结构替换为进气导叶与吸波导流环一体化结构,并对两种结构气动性能与隐身性能进行了计算分析。计算结果表明,相比于原型支板,进气导叶与吸波导流环一体化结构雷达散射面积（RCS）在P波段平均下降1.55dB,L波段平均下降2.70dB,X波段平均下降10.23dB,而从气动性能角度,同样压比条件下,换算流量下降约1.7%～1.8%,总压恢复系数下降约0.04%～0.1%,而进气道出口总压畸变指数下降约0.2%。进气导叶与吸波导流环一体化结构可以明显提高进气系统隐身性能,而对气动性能影响较小。