基于雷电EMP的无人机表面电流和电磁场研究

发布时间：2020-07-04 09:22

【摘要】：当前,无人机已经发展到无人作战飞机系统,可以完成信息采集、攻击与支援、夺取战场电磁力、提供预警、目标制导等多项任务,对各国的军事活动起着重要作用。雷电,作为电磁环境中的一种自然放电现象,具有高压、大电流、瞬时电磁场的特点。无人机作为现代战争中重要的武器发射、部队运输、情报侦察和战场指挥平台,装载了大量的电子和电气设备,一旦遭受雷电电磁脉冲的攻击,轻则设备损坏,重则机毁人亡,进而对战争态势的发展产生影响。为此,本文开展无人机雷电间接效应研究,完成了如下工作:1.分析了雷电对飞机的直接效应和间接效应影响,介绍了雷电电磁场相关理论基础,采用了4种不同的电磁场数值计算方法,建立了雷电环境的数学模型。通过比较4种数值计算方法的主要应用范围和优缺点,最终确定采用传输线矩阵法开展无人机雷电间接效应研究。2.分析了无人机遭遇雷击的基本原理和雷击区域划分的基本原理,利用静电场方法搭建雷电附着区域划分模型,通过CST仿真平台对全金属无人机的机头部位、机翼尖端部位以及尾翼尖端部位进行仿真,得到了无人机雷击附着区域划分的结果。3.采用传输线矩阵法开展无人机的雷电间接效应研究。通过CST仿真平台搭建了无人机雷电间接效应模型,详细计算了全金属无人机在3种不同雷击路径下的机体表面电流和电磁场。通过分析3种不同雷击路径无人机的表面电流分布,磁场分布和电场分布,得出了影响无人机表面电流密度,磁场强度与电场强度的因素以及它们的分布规律。4.利用多导体传输线理论开展无人机雷电间接效应内部线缆耦合情况的研究。通过CST仿真平台搭建了无人机内部线缆耦合模型,选取单线、同轴线和双绞线3种典型线缆,通过分析对比单一雷电电磁脉冲(Electromagnetic Pulse,EMP)入射方向和不同雷电EMP入射方向下的内部线缆耦合电流和电压峰值,得出雷击时影响无人机内部线缆的因素。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279

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