高阶叠层渐近相位基函数结合快速多级子分析电大物体散射特性

由入射波与面电流的关系,引出了渐近相位(AP)在高阶叠层基函数(HO-RWG)中的应用,并运用到矩量法(MOM)中,与快速多级子方法(MLFMA)结合,分析了电大尺寸复杂目标的电磁散射特性。与高阶叠层基函数和零阶相位基函数(AP-CRWG)相比,在相同的计算精度下,都可以大大减少未知量数量,从而可以节省大量内存和计算时间。计算实例表明,该方法有较高的精确性和有效性。

多层快速多极子精度研究

精度分析是MLFMA研究中的重要内容。根据等效原理,提出一种针对任意形状目标散射MLFMA计算的精度验证方法,给出了精度验证方法的基本思路.使用这种方法,对层数和截断系数对MLFMA精度的影响进行了验证。

各向异性介质体目标电磁散射分析的快速算法

利用体积分方程矩量法(MoM)及其多层快速多级子算法(MLFMA)研究了各向异性的电介质体或/和磁介质体目标的电磁散射问题,将多层快速多级子算法的计算结果与解析方法(Mie)或矩量法结果进行了对比分析。不但验证了MLFMA算法的高效性和精确性,同时该算法还适合于分析模拟任意复杂介质体(如各向异性磁化等离子体)目标的电磁散射问题,为进一步实现电大尺寸的任意复杂各向异性介质体/金属组合目标电磁散射分析的精确高效算法奠定了基础。

半空间环境下跨界金属目标电磁散射快速分析研究

通过对半空间分界面进行截断,半空间环境下目标的散射问题可以等效为自由空间中目标与背景构成的复合介质体的散射问题。不同于传统的半空间散射问题分析方法,该文使用自由空间格林函数,从而避免复杂耗时的半空间格林函数的计算,特别是当目标靠近或横跨分界面时。根据自由空间格林函数的特性,该方法可以有效地利用多层快速多级子方法进行加速处理,不仅解决了传统的半空间问题中缺乏有效的快速方法的问题,而且改善了由截断半空间分界面而引入的额外未知量问题。通过对跨界舰船的数值分析,验证了该方法的准确性和有效性。另外,从能量守恒的角度出发,提出了透射深度的概念,为跨界目标处于下半空间部分的截断问题提供了依据。

二维复杂目标电磁散射特性的计算

利用多层快速多极子算法(MLFMA)计算任意形状二维电大尺寸导体加介质体目标的电磁散射,介质体为镶嵌在电大尺寸金属体上的有耗介质。首先建立金属一介质体的混合积分方程,用共轭梯度法计算散射场;在叠代过程中用MLFMA,大大降低了计算时间。数据结果表明本文方法的准确和高效。

FEKO在航天航空天线仿真中的应用

FEKO软件作为一个基于积分方程的全波电磁分析工具,在天线系统的分析和设计中得到了广泛的应用,由于其新加入的多层快速多级子(MLFMM)核心算法,将精确求解天线问题扩大到了最大限度,加上其高频方法、混合方法、物理光学方法(PO)及一致性绕射理论(UTD),可考虑范围更广的载体上的天线问题,得到仿真结果。针对这一领域的应用,首先介绍了行业内的天线种类、形式等背景,然后介绍了FEKO在这些问题中的分析方法和特点,提供了一些实例,其中有部分FEKO仿真结果与实验测试结果的比较,数据显示吻合良好,也验证了FEKO在天线仿真方面的精度良好。

S型进气道隐身与气动综合特性数值分析

针对S型进气道弯度对其隐身气动特性影响程度的问题,利用CAD软件对进气道进行参数化建模,通过改变进、出口的中心偏移量实现对进气道弯度的改变。采用数值仿真方法分别研究了进气道前向电磁散射特性和进气道流场及气动特性。仿真结果表明,进气道弯度增加对隐身特性和气动特性的影响是完全相反的,并进一步分析出这一现象的产生机理,对进气道的隐身气动一体化设计具有指导性意义。

复合材料透波罩头部电性能优化设计

透波罩是导弹等飞行器的重要组成部分,其电性能好坏直接影响导弹的制导精度和作用距离。本文针对球锥这一典型外形的透波罩,对球头区域进行仿真优化设计。建立球锥透波罩几何模型,确定关键尺寸参数,并根据复合材料的相关电性能参数和入射角分布情况,对透波罩进行初始半波壁壁厚设计;基于FEKO仿真平台,采用矩量法(MOM)结合多层快速多级子(MLFMM)算法对模型进行仿真计算,获得透波罩在俯仰向不同扫描角状态下的透波率随端头厚度的变化规律;基于电性能变化规律,对球锥透波罩头部进行优化设计。分析球头电性能的变化规律,为后续透波罩头部设计提出了优化方向,提供了技术支撑,对透波罩的设计具有一定的借鉴与指导意义。

通信信号的电磁兼容和电磁危害仿真研究

采用FEKO软件提供的矩量法和多层快速多级子(MOM、MLFMM)、有限元(FEM)、物理光学法(PO)及其混合算法对通信信号的电磁兼容(EMC)和SAR(SpecifyAbsorbingRate)进行了仿真分析,并与实测结果和时域有限差分方法(FDTD)仿真结果进行了对比。结果表明,FEKO软件可以精确地分析相关电磁兼容问题。

战斗机座舱次强散射源雷达隐身技术研究

座舱是战斗机主要电磁散射源,实现座舱雷达隐身是隐身战斗机研制过程中的关键技术之一。战斗机座舱散射主要包括座舱内腔体散射(强散射源)以及座舱局部结构散射(次强散射源),其中腔体散射目前主要通过透明件镀膜及低RCS外形设计来进行控制,但要达到更高的隐身要求,必须对座舱次强散射源的雷达散射截面进行减缩控制(RCSR)设计。以隐身战斗机的棱边结构和螺栓排列结构(座舱典型次强散射源)为研究目标,分析其散射机理,并结合多层快速多极子方法(MLFMM)及微波暗室RCS试验对主要散射源的散射强度进行了评估。进一步运用外形、材料等雷达隐身技术,提出了锯齿结构设计及吸波结构材料应用等针对座舱结构次强散射源的减缩控制措施。经仿真和试验验证,所提出的减缩控制措施有效解决了座舱结构次强散射源的散射问题,进一步提高了座舱雷达隐身性能。

飞机舵面缝隙缺陷建模及电磁散射特性分析

为了研究飞机舵面缝隙在飞机头向威胁角域的散射特性,提取舵面前端缝隙设计了雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)数值仿真分析模型。采用混合场积分方程和多层快速多极子算法进行了RCS仿真计算,并以RCS峰值、波峰宽度、均值增量三个评价指标分析散射特点。舵面前端缝隙的垂直极化散射明显(不同频率下的均值增量为3.33~10.72 dB),而水平极化散射较弱(均值增量小于1.6 dB),贯通缝隙散射强于沟槽式缝隙。选取了缝隙宽度、长度、频率三个典型参数对通缝垂直极化散射进一步研究,结果表明,峰值随宽度和长度增加而增加;波峰宽度随缝隙宽度增加变化相对平缓,随缝隙长度变化不大,随频率增加而减小;均值增量随宽度增加先增大后平缓,随长度增加先减小后增大,随频率增加先降低后平缓。研究得到的结果可为飞机舵面散射特性分析和RCS减缩设计提供参考。

鸭翼的雷达散射截面影响研究

针对鸭翼对鸭式布局战斗机整机的雷达散射截面(RCS)影响进行了较详细的研究与分析。首先,分析了鸭翼的散射机理,然后运用多层快速多极子方法(MLFMM)进行特定模型的整机外形RCS计算,通过鸭式布局和常规布局的RCS对比,分析了鸭翼散射对整机RCS的影响,包括鸭翼偏转状态下对整机的影响。然后,通过试验方法研究了鸭翼边缘散射和对缝散射的影响以及相应的抑制措施。研究结果表明,对鸭翼散射进行抑制或消除之后,鸭式布局完全可以应用于高隐身飞机的布局设计,其隐身性能与常规布局相当。最后,总结得出鸭翼隐身设计的指导性原则。