【摘要】：隨著科技的發(fā)展,飛行器將進(jìn)入高超聲速時(shí)代。高超聲速飛行器過快的飛行速度,使其蒙皮承受壓力載荷作用的同時(shí),蒙皮與空氣強(qiáng)烈摩擦?xí)a(chǎn)生幾百甚至上千攝氏度的溫度。為了減輕氣動(dòng)加熱帶來的影響,飛行器通常被設(shè)計(jì)成扁平的結(jié)構(gòu)形式。然而,當(dāng)最大限度滿足武器等裝載能力時(shí),勢必留給天線系統(tǒng)的空間將大大縮減。為了節(jié)省飛行器內(nèi)部空間,需要將天線系統(tǒng)與機(jī)身共形設(shè)計(jì)。共形承載天線是一種既能與載體共形具備承載能力,又能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異電性能的新型天線形式。根據(jù)高超聲速飛行器外部載荷環(huán)境特點(diǎn),本文將開展適用于高超聲速飛行器平臺(tái)的共形承載天線耐高溫技術(shù)研究。首先,選擇具有耐高溫能力的金屬和介質(zhì)材料,對(duì)微帶天線單元的耐高溫特性進(jìn)行了分析。針對(duì)溫度改變后材料電參數(shù)變化帶來的S11頻偏問題,通過寬頻帶技術(shù)給出了具有耐高溫特性的微帶天線單元結(jié)構(gòu),在整個(gè)20到1000℃的工作溫度范圍內(nèi)工作帶寬達(dá)到5%。參數(shù)化分析結(jié)果表明貼片長度、蒙皮厚度、基板厚度、空氣層厚度以及槽尺寸對(duì)天線電性能的影響較為明顯。對(duì)微帶天線單元進(jìn)行常溫下電性能測試,天線的工作帶寬達(dá)6.8%,表明該寬頻帶微帶天線單元具有優(yōu)異的寬帶特性。其次,采用微帶天線單元搭建1x8耐高溫共形承載陣列天線結(jié)構(gòu),通過機(jī)電熱相互影響關(guān)系分析,提出機(jī)電熱耦合的分析方法。首先進(jìn)行耐高溫共形承載陣列天線結(jié)構(gòu)的溫度-壓力多物理場順序耦合分析獲得結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù);然后利用變形后的天線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面擬合并構(gòu)建變形天線結(jié)構(gòu);最后采用電磁仿真軟件分析變形天線結(jié)構(gòu)的電性能。結(jié)果顯示,天線結(jié)構(gòu)變形量與電性能存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系:當(dāng)變形量超過0.56mm后,平均S參數(shù)將大于-15d B。最后,針對(duì)1x8耐高溫共形承載陣列天線結(jié)構(gòu)受溫受壓導(dǎo)致變形量大而影響其電性能的問題,本文提出一種通過提高天線結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,減小其變形量,進(jìn)而滿足電性能要求的優(yōu)化方法。通過建立含加強(qiáng)筋的共形承載陣列天線結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,以天線結(jié)構(gòu)變形量作為約束條件,天線結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在同時(shí)滿足天線力學(xué)性能和電性能的情況下,對(duì)比增加接地板厚度使天線結(jié)構(gòu)增重103.63%的方法,含加強(qiáng)筋的1x8耐高溫共形承載陣列天線結(jié)構(gòu)重量僅增加10.15%。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 共形承載天線國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在 1960 年前后，美國海軍想要一種能夠鑲嵌在飛行器蒙皮上的天線，，這一想法拉開了對(duì)共形承載天線研究的大幕。1970 年 1 月和 1972 年 2 月相繼召開了第一二屆共形承載天線會(huì)議，此后對(duì) CLAS 的研究進(jìn)入快速發(fā)展階段。比如，Steyskal 等人將一款 C 波段的陣列天線共形于機(jī)翼上[4]，見圖 1.1；新加坡國立大學(xué) N.Yuan，X.C.Nie 和 Y.B.Gan[5]等人分析了具有有限彎曲頻率選擇表面（FSS）天線罩的共形微帶天線陣列；格魯曼公司制造出與機(jī)翼共形的共形陣，圖 1.2 是整合到飛機(jī)機(jī)翼上的共形陣列[6]。

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 共形承載天線國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在 1960 年前后，美國海軍想要一種能夠鑲嵌在飛行器蒙皮上的天線，這一想法拉開了對(duì)共形承載天線研究的大幕。1970 年 1 月和 1972 年 2 月相繼召開了第一二屆共形承載天線會(huì)議，此后對(duì) CLAS 的研究進(jìn)入快速發(fā)展階段。比如，Steyskal 等人將一款 C 波段的陣列天線共形于機(jī)翼上[4]，見圖 1.1；新加坡國立大學(xué) N.Yuan，X.C.Nie 和 Y.B.Gan[5]等人分析了具有有限彎曲頻率選擇表面（FSS）天線罩的共形微帶天線陣列；格魯曼公司制造出與機(jī)翼共形的共形陣，圖 1.2 是整合到飛機(jī)機(jī)翼上的共形陣列[6]。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V443.4;V243.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608781