典型结构电磁超材料雷电特性试验与仿真研究

发布时间：2021-06-25 04:34

　　电磁超材料因其特殊优异的电磁性能,在雷达天线、隐身、电子对抗等诸多装备技术领域拥有巨大的应用潜力和发展空间。超材料雷达天线罩通常是由周期排列的人工结构单元所构成,区别于传统不导电复合材料,内部存在大量金属单元结构的特殊性,使得超材料雷达罩雷电环境下的响应发生变化,面临的雷电防护问题更加突出。飞机雷达天线罩雷电防护是飞机雷电防护的重要组成,超材料的雷电防护问题也是亟待解决的关键环节。本文采用有限元软件COMSOL,通过仿真分析了三种典型结构超材料的电场分布,获得超材料结构类型及其结构参数对电场分布的影响规律。基于超材料雷电环境中电场分布的特殊性,从试验和仿真两个角度对超材料雷电附着和防护特性开展研究,研究结果可以为超材料的雷电防护机制研究提供基础和参考,同时对雷达罩雷电防护结构的优化有一定的指导意义。本文主要结论如下:（1）超材料内部单元的形态对超材料结构电场分布影响不大,但单元排列方式对电场分布产生一定影响:具有电气连通结构的超材料表面场强较高;非电气连通结构超材料内部相邻独立金属单元间场强较高,易于击穿微小间隙发生放电。（2）超材料蒙皮的介电常数的提高和厚度的增加会削弱内部金属单元上... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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?．ｆ??Ａ?７?’?：??图１．１超材料内部单元及超材料雷达罩??Ｆｉｇ?１．１?ｉｓｄｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｕｎｉｔ?ａｎｄ?ｍｅｔａ．ｍａｔｅｒｉａｌ?ｒａｄｏｍｅ??雷电是一种危害性极强的自然放电现象，是直接影响飞行器的飞行安全的重??１??

从而提高天线性能。??电磁超材料在雷达罩上的应用最广泛、研究最深入的就是频率选择表面隐身??雷达罩ｆ１１］，如图１．３所示。频率选择表面是基于电磁超材料的一种周期结构，由大??量谐振单元组成。一般是由在介质基底表面上周期性排列的金属贴片，或在金属??基底表面形成周期性排列的缝隙组合形成。利用频率选择表面的谐振特性并结合??雷达罩的流线型外形，在天线的工作带宽内具有良好的电性能，同时在指定频带??上呈现隐身功能。??撕／＾ｒ?」＾ＶＴ＾ｒ人戮??，频率选抒廣Ｅｆｃｉ?４．?ｆ??（ａ）隐身战斗机?（ｂ）隐身战舰??图１．３隐身雷达罩在飞机及军舰上的应用??Ｆｉｇ?１．３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｅａｌｔｈ?ｒａｄｏｍｅ?ｏｎ?ａｉｒｃｒａｆｔ?ａｎｄ?ｗａｒｓｈｉｐｓ??其实在２０世纪中期，国际上就把注意力放在了频率选择表面上，再加上电脑??技术在电磁学中的拓展使用和电路学科技术的迅速崛起，形成电磁超材料技术应??用研究的庞大力量，掀起了频率选择表面的科研热。美国的Ｔ．Ｋ．Ｗｕ［１２］和他的科研??小组对多频段卫星天线技术进行了潜心钻研，通过对超材料单元形状和介质基片??做出的大量有效分析


本文编号：3248502