發(fā)布時間：2017-08-14 00:15

  本文關(guān)鍵詞：基于左手材料的飛行器隱身設(shè)計研究

  更多相關(guān)文章： 左手材料 參數(shù)提取 傳輸/反射法 縮比測量 后向散射 RCS估算 翼面隱身結(jié)構(gòu) 飛翼布局飛機 垂尾 天線艙

【摘要】：采用先進技術(shù)和方法研究飛行器隱身設(shè)計技術(shù)、提高生存能力已成為高性能飛行器前沿研究的重要課題。左手材料是一種新型結(jié)構(gòu)材料,具有吸收率高、厚度小、重量輕、適用范圍廣等優(yōu)點,近年來成為關(guān)注的焦點。本文從隱身技術(shù)需求的角度出發(fā),展開了左手材料在隱身設(shè)計中應(yīng)用方法的探索性研究,并首次利用左手材料進行飛行器隱身設(shè)計。論文主要分為理論研究和應(yīng)用設(shè)計兩部分,理論研究主要包括左手材料數(shù)值模擬、參數(shù)提取、電磁縮比測量方法及電磁特性等方面的研究;應(yīng)用設(shè)計主要包括在飛行器中利用左手材料進行機翼前緣、天線艙以及垂尾的隱身設(shè)計。本文主要研究工作包括以下幾個方面:1、提出一種基于雙向耦合補償?shù)膫鬏?反射法,解決了傳統(tǒng)傳輸/反射法在左手材料電磁參數(shù)提取時由于未考慮耦合作用而出現(xiàn)誤差的問題。該方法通過將左手材料結(jié)構(gòu)單元等效為雙端口網(wǎng)絡(luò),研究兩個強耦合方向中耦合補償?shù)姆椒�。仿真結(jié)果表明該方法提高了左手材料電磁參數(shù)的提取精度,為后續(xù)左手材料區(qū)域等效提供了電磁等效參數(shù)提取方法。2、提出同頻縮比估算和基于阻抗邊界的矩量法-物理光學(xué)法混合估算兩種左手材料雷達散射截面(RCS)估算方法,解決了左手材料電大尺寸目標(biāo)中因模型較大RCS難以計算的問題。同頻縮比估算方法根據(jù)RCS計算通用公式,利用同頻縮比模型RCS估算實際模型RCS�；谧杩惯吔绲木亓糠�-物理光學(xué)法混合估算方法中,將左手材料利用等效電磁參數(shù)等效為均勻介質(zhì)后,采用矩量法和物理光學(xué)法對整體模型進行分區(qū)域混合計算。通過制作實物模型并進行微波實驗,驗證了兩種估算方法均可以較為準(zhǔn)確地估算RCS,為后續(xù)左手材料在電大尺寸目標(biāo)中隱身設(shè)計提供了計算方法。3、提出了一種夾芯型左手材料翼面隱身結(jié)構(gòu),有效解決飛行器機翼前緣強散射問題。該翼面隱身結(jié)構(gòu)根據(jù)文中研究的左手吸波材料電磁特性,利用左手吸波材料、尖劈結(jié)構(gòu)及漸變泡沫層對機翼前緣進行改進,并通過基于代理模型的多島遺傳算法對該隱身結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明:該隱身翼面結(jié)構(gòu)可顯著降低飛行器機翼前緣RCS,相較金屬翼面段RCS減縮最高可達15dBsm,相較金屬腹板RCS減縮最高可達25dBsm。4、提出了一種左手材料隱身垂尾設(shè)計方法,解決了飛翼布局飛機航向穩(wěn)定性差的問題。該隱身垂尾根據(jù)飛翼飛機航向穩(wěn)定性要求進行垂尾設(shè)計,然后利用左手吸波材料對垂尾進行隱身設(shè)計。根據(jù)文中設(shè)計制作了相應(yīng)的實物模型,模型的仿真結(jié)果和微波實驗數(shù)據(jù)均驗證了飛翼布局飛機采用隱身垂尾后RCS僅有較小增幅,而航向穩(wěn)定性顯著提高。5、采用左手材料設(shè)計了隱身天線艙,解決了飛行器由于安裝天線艙導(dǎo)致RCS顯著增大的問題。首先利用制作的左手天線艙模型進行了微波實驗,驗證了左手材料艙體結(jié)構(gòu)中計算方法的準(zhǔn)確性,然后嘗試利用左手材料對天線艙進行隱身設(shè)計,并研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下左手材料天線艙的散射特性。計算結(jié)果表明采用左手材料隱身材料天線艙后飛行器隱身性能沒有顯著增大。
【關(guān)鍵詞】：左手材料 參數(shù)提取 傳輸/反射法 縮比測量 后向散射 RCS估算 翼面隱身結(jié)構(gòu) 飛翼布局飛機 垂尾 天線艙
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V218
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 隱身技術(shù)概述12-14
• 1.1.1 隱身技術(shù)重要性12
• 1.1.2 飛行器雷達隱身技術(shù)12-13
• 1.1.3 雷達隱身技術(shù)存在的問題13-14
• 1.2 左手材料概述14-19
• 1.2.1 左手材料的發(fā)展14-15
• 1.2.2 左手材料的電磁特性15-17
• 1.2.3 左手材料的應(yīng)用17-18
• 1.2.4 左手吸波材料研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文研究背景19-20
• 1.4 論文各章節(jié)內(nèi)容安排20-22
• 2 左手材料計算方法及驗證方法研究22-60
• 2.1 左手材料數(shù)值模擬方法研究22-31
• 2.1.1 電磁計算方法理論22-26
• 2.1.2 數(shù)值模擬結(jié)果與分析26-31
• 2.2 基于雙向耦合補償?shù)淖笫植牧蟼鬏?反射法31-42
• 2.2.1 傳統(tǒng)傳輸/反射法31-33
• 2.2.2 左手材料結(jié)構(gòu)及相鄰單元耦合關(guān)系33-35
• 2.2.3 雙向耦合補償方法35-40
• 2.2.4 基于雙向耦合補償?shù)膫鬏?反射法40-41
• 2.2.5 改進傳輸/反射法仿真結(jié)果41-42
• 2.3 金屬底板左手吸波材料參數(shù)提取42-46
• 2.3.1 金屬底板左手吸波材料參數(shù)提取弊端42
• 2.3.2 基于Nicolson-Ross算法的參數(shù)提取方法42-44
• 2.3.3 參數(shù)提取仿真結(jié)果44-46
• 2.4 左手吸波材料縮比測量方法研究46-59
• 2.4.1 經(jīng)典相似律46-47
• 2.4.2 有耗介質(zhì)相似律47-53
• 2.4.3 左手材料的相似律53-55
• 2.4.4 左手材料縮比測量方法55-59
• 2.5 本章小結(jié)59-60
• 3 左手吸波材料電磁特性研究60-86
• 3.1 左手吸波材料電磁特性分析及測試驗證60-73
• 3.1.1 左手吸波材料表面電流和場分布60-62
• 3.1.2 左手吸波材料后向散射分析62-66
• 3.1.3 左手吸波材料后向電磁特性66-70
• 3.1.4 實驗及仿真驗證70-73
• 3.2 曲面左手吸波材料的電磁特性研究73-84
• 3.2.1 曲面左手吸波材料模型73-74
• 3.2.2 曲面左手吸波材料表面電流和場分布74-81
• 3.2.3 曲面左手吸波材料材料的吸收特性和散射特性81-84
• 3.3 本章小結(jié)84-86
• 4 左手材料電大尺寸目標(biāo)的估算方法研究86-110
• 4.1 FITD在左手材料電大尺寸目標(biāo)中計算弊端86-88
• 4.2 同頻縮比估算方法88-100
• 4.2.1 金屬同頻縮比估算方法及驗證89-93
• 4.2.2 左手吸波材料同頻縮比估算方法及實驗驗證93-100
• 4.3 MOM-PO混合估算方法100-106
• 4.3.1 傳統(tǒng)MOM-PO混合算法100-102
• 4.3.2 基于阻抗邊界的左手材料MOM-PO混合估算方法102-103
• 4.3.3 仿真及實驗驗證103-106
• 4.4 兩種估算方法對比106-108
• 4.5 本章小結(jié)108-110
• 5 基于左手材料的翼面隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計110-122
• 5.1 翼面隱身結(jié)構(gòu)110-111
• 5.1.1 隱身結(jié)構(gòu)110
• 5.1.2 翼面隱身結(jié)構(gòu)110-111
• 5.2 基于左手吸波材料的翼面隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計111-115
• 5.2.1 金屬尖劈及左手材料尖劈散射特性112-114
• 5.2.2 夾芯型左手材料翼面隱身結(jié)構(gòu)114-115
• 5.3 左手材料翼面隱身結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略115-117
• 5.3.1 試驗設(shè)計法116
• 5.3.2 代理模型116-117
• 5.3.3 優(yōu)化方法117
• 5.4 基于左手吸波材料的翼面隱身結(jié)構(gòu)優(yōu)化117-121
• 5.4.1 優(yōu)化模型的建立118
• 5.4.2 優(yōu)化流程118-119
• 5.4.3 優(yōu)化結(jié)果119-121
• 5.5 本章小結(jié)121-122
• 6 基于左手材料的隱身垂尾設(shè)計122-144
• 6.1 飛翼布局的隱身特性計算分析122-125
• 6.2 無尾飛翼的穩(wěn)定性問題125-126
• 6.3 垂尾飛翼飛機的穩(wěn)定性和隱身特性126-129
• 6.3.1 垂尾對飛翼布局飛機穩(wěn)定性改善126-128
• 6.3.2 垂尾對飛翼布局飛機隱身特性的影響128-129
• 6.4 飛翼飛機中的左手材料隱身垂尾設(shè)計129-141
• 6.4.1 平面左手吸波材料垂尾129-132
• 6.4.2 曲面左手吸波材料垂尾132-137
• 6.4.3 具有左手材料垂尾飛翼飛機及實驗驗證137-141
• 6.5 本章小結(jié)141-144
• 7 基于左手吸波材料的天線艙設(shè)計144-156
• 7.1 天線RCS及機載天線系統(tǒng)144-146
• 7.1.1 天線RCS144-145
• 7.1.2 機載天線系統(tǒng)RCS特性分析及隱身措施145-146
• 7.1.3 天線艙隱身146
• 7.2 左手材料隱身天線艙設(shè)計146-155
• 7.2.1 左手材料艙體計算方法及其實驗驗證146-148
• 7.2.2 左手材料艙體模型148-149
• 7.2.3 不同剖面左手材料艙體散射特性149-151
• 7.2.4 隱身天線艙設(shè)計151-152
• 7.2.5 具有隱身天線艙的飛翼飛機152-155
• 7.3 本章小結(jié)155-156
• 8 總結(jié)與展望156-160
• 8.1 論文工作總結(jié)156-158
• 8.2 論文創(chuàng)新點158-159
• 8.3 研究工作展望159-160
• 參考文獻160-168
• 致謝168-169
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況169-170

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 付梅艷;陳再高;王s，

本文編號：669759