發(fā)布時間：2017-11-14 01:03

  本文關(guān)鍵詞：纖維復(fù)合微波吸收材料電磁建模與分析

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【摘要】：吸波材料作為隱身技術(shù)的主要途徑之一,一直是國防領(lǐng)域研究關(guān)注的焦點(diǎn)。與此同時,吸波材料作為解決電磁干擾問題的有效手段,在民用領(lǐng)域同樣有著良好的應(yīng)用前景。纖維復(fù)合吸波材料作為一種高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)材料,憑借優(yōu)異的力學(xué)性能和對高溫環(huán)境的適用性,目前已成為隱身戰(zhàn)機(jī)特殊部位(尾噴口、進(jìn)氣道等)吸波的候選材料。本研究從電磁場計算理論出發(fā),對纖維平行排布和平紋編織兩種典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,采用基于FEM原理的數(shù)值求解方法,分析了材料的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、纖維和基體的電磁特性對材料反射率的影響規(guī)律,以及材料中電磁波能量損耗發(fā)生的位置和主要方式;同時,為了分析材料對于斜入射電磁波的吸收效果,采用FITD計算方法對材料的RCS性能進(jìn)行了預(yù)估。本文通過分析研究對象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定采用滿足周期邊界條件的二維模型來計算平行結(jié)構(gòu)的反射率,對于編織結(jié)構(gòu)選擇使用具有完美電導(dǎo)體邊界和完美磁導(dǎo)體邊界的三維模型來計算。分析了表征吸波材料性能的反射率和RCS計算方法,并確定了反射率計算過程中參數(shù)化掃描的基準(zhǔn)參數(shù)組合。平行和編織結(jié)構(gòu)在反射率變化規(guī)律上具有一定相似性,但由于編織結(jié)構(gòu)中存在平行和垂直于電場的兩種纖維陣列,在參數(shù)定義上更具多樣性,因此其幾何尺寸和電磁參數(shù)對反射率的影響呈現(xiàn)出與平行結(jié)構(gòu)不同的變化。結(jié)果表明平行電場方向纖維的間距僅對高頻吸收峰位置有一定影響,垂直方向纖維的間距對于高低頻吸收峰的深度和帶寬都有相當(dāng)影響;當(dāng)平行電場方向纖維電導(dǎo)率為40 S/m,垂直電場方向纖維電導(dǎo)率為20 S/m時,可獲得較好的吸波特性;編織結(jié)構(gòu)在極化穩(wěn)定性方面要優(yōu)于平行結(jié)構(gòu),但RCS主瓣和旁瓣均略高于平行結(jié)構(gòu)。研究表明入射電磁波能量損耗的主要機(jī)制為纖維中感應(yīng)電流的電阻損耗,對于平行結(jié)構(gòu),位移電流隨入射深度增加而減小,而對于編織結(jié)構(gòu),位移電流主要存在于纖維和基體的交界面。對計算結(jié)果規(guī)律性的歸納和對電磁波能量損耗的分析,有助于對材料進(jìn)行綜合改性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,本研究對纖維復(fù)合吸波材料的設(shè)計和分析具有重要的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM25

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本文編號：1183152