纤维复合微波吸收材料电磁建模与分析

发布时间：2017-11-14 01:03

  本文关键词：纤维复合微波吸收材料电磁建模与分析

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【摘要】：吸波材料作为隐身技术的主要途径之一,一直是国防领域研究关注的焦点。与此同时,吸波材料作为解决电磁干扰问题的有效手段,在民用领域同样有着良好的应用前景。纤维复合吸波材料作为一种高性能复合结构材料,凭借优异的力学性能和对高温环境的适用性,目前已成为隐身战机特殊部位(尾喷口、进气道等)吸波的候选材料。本研究从电磁场计算理论出发,对纤维平行排布和平纹编织两种典型结构进行建模,采用基于FEM原理的数值求解方法,分析了材料的几何结构特点、纤维和基体的电磁特性对材料反射率的影响规律,以及材料中电磁波能量损耗发生的位置和主要方式;同时,为了分析材料对于斜入射电磁波的吸收效果,采用FITD计算方法对材料的RCS性能进行了预估。本文通过分析研究对象的结构特点,确定采用满足周期边界条件的二维模型来计算平行结构的反射率,对于编织结构选择使用具有完美电导体边界和完美磁导体边界的三维模型来计算。分析了表征吸波材料性能的反射率和RCS计算方法,并确定了反射率计算过程中参数化扫描的基准参数组合。平行和编织结构在反射率变化规律上具有一定相似性,但由于编织结构中存在平行和垂直于电场的两种纤维阵列,在参数定义上更具多样性,因此其几何尺寸和电磁参数对反射率的影响呈现出与平行结构不同的变化。结果表明平行电场方向纤维的间距仅对高频吸收峰位置有一定影响,垂直方向纤维的间距对于高低频吸收峰的深度和带宽都有相当影响;当平行电场方向纤维电导率为40 S/m,垂直电场方向纤维电导率为20 S/m时,可获得较好的吸波特性;编织结构在极化稳定性方面要优于平行结构,但RCS主瓣和旁瓣均略高于平行结构。研究表明入射电磁波能量损耗的主要机制为纤维中感应电流的电阻损耗,对于平行结构,位移电流随入射深度增加而减小,而对于编织结构,位移电流主要存在于纤维和基体的交界面。对计算结果规律性的归纳和对电磁波能量损耗的分析,有助于对材料进行综合改性和结构优化,本研究对纤维复合吸波材料的设计和分析具有重要的指导意义。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM25

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本文编号：1183152