吸波贴膜的表面行波衰减特性调控研究

发布时间：2020-06-16 16:10

【摘要】：随着无线电技术的迅速发展,雷达探测系统日益完善,隐身武器在战场中受到的威胁越来越大。隐身性能,不仅是衡量武器装备生存能力的重要依据,亦是评判武器装备先进与否的重要标准。通过外形设计和雷达吸波材料的使用,镜面散射得到了较好的抑制,非镜面散射中行波散射占总体散射的比重大大增加,已成为当今隐身武器装备的主要突出问题。本文通过使用表面行波在雷达吸波材料中衰减系数的简化计算方法,研究雷达吸波材料的电磁参数、填充比及厚度对表面行波衰减常数的影响规律。基于影响规律的分析,采用流延热压工艺制备不同参数的吸波膜片,借助微波暗室对吸波膜片的雷达散射截面(RCS)进行测试与分析。具体研究内容如下:(1)通过经典色散方程和简化色散方程,分别算出吸波贴膜对雷达表面行波的衰减常数,对比分析两种计算方法之间的差异。根据简化的计算方程,运用控制变量的思想,分析对比雷达吸波贴膜的厚度、电磁参数对衰减常数的影响。发现相比于材料的复介电常数,复磁导率对衰减常数的影响起决定作用。通过对表面行波衰减特性的理论分析,验证了结论的正确性,为吸波贴膜的制备提供了理论基础。(2)基于衰减规律,选取磁损耗性能良好的还原铁粉、羰基铁粉和铁钴粉作为吸收剂。利用机械球磨的方法,使球状微粉片状化,分析微粉形貌与电磁参数的变化,并计算衰减常数。发现片状化后的磁性合金微粉衰减性能会显著提高,波峰会向低频端移动,随着球磨时间的延长,片状化微粉会被慢慢打碎,波峰开始往高频段移动。(3)以处理后的磁性金属微粉为吸收剂、丁腈橡胶为基体,采用流延、热压等工艺制备吸波贴膜样品,进行RCS测试。研究吸波材料电磁参数、贴膜厚度和填充比改变后,贴膜材料在4GHz、8GHz和12GHz处的RCS变化规律。与第四章通过理论计算得到的衰减常数变化规律进行对比分析,验证影响规律。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN953;E92
【图文】：

表面行波

然而在实际传播过程中，表面行波在传播至电磁缺陷处时，将往各个方向发生散射。如图1-2 所示。在金属表面理想光滑的情况下，散射场的后向散射强度较之入射场的强度要低很多[5]。但是目前几乎所有的武器装备表面都不是理想光滑的，在掠入射条件下，当表面行波在传输过程中遇到不连续的边界时，会产生非常大的后向散射场[6]。图 1-2 表面行波的散射[5]通过加载电磁缺陷修复材料，有够有效的抑制电磁缺陷散射，实现缩减表面行波后向散射的效果。目前国内关于抑制表面行波贴膜的研究缺乏比较成熟的理论指导与实验方法。由于军事领域的敏感性，也没有查找到国外目前最新最有效的研究成果。因此，如何制备高衰减的表面行波贴膜，依然是个难题，需要大量的理论研究与实验来进行探索。1.2 表面行波的研究历史与现状表面波的理论研究到目前为止已经有一百多年的历史了。早在 1899 年，最先发

战略轰炸机,散射源

(a) B-1A 战略轰炸机 (b) B-1B 战略轰炸机图 1-1 罗克韦尔战略轰炸机[3]经过 50 多年坚持不懈的研究，雷达隐身技术的发展取得了显著的进步，有效抑制了武器装备上进气道和座舱等强散射源的散射。但由于武器装备表面存在大量几何突变、材料突变、边缘和缝隙，导致弱散射源的在总体散射中所占的比例越来大。如果这些弱散射源得不到有效的处理，隐身武器装备的研制将遇到极大的困难[4理论上，在连续且均匀的介质中，表面电磁波在传播过程中不会发生散射，然在实际传播过程中，表面行波在传播至电磁缺陷处时，将往各个方向发生散射。如1-2 所示。在金属表面理想光滑的情况下，散射场的后向散射强度较之入射场的强要低很多[5]。但是目前几乎所有的武器装备表面都不是理想光滑的，在掠入射条件下当表面行波在传输过程中遇到不连续的边界时，会产生非常大的后向散射场[6]。

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