电磁缺陷修复材料研究进展

研究了电磁缺陷修复材料在飞行器边缘、缝隙等表面电磁缺陷散射控制中的应用,阐述了其原理和发展状况。给出了表面电磁缺陷的基本定义,分析了其散射特点,并提出电磁缺陷修复原理及基本方法。电磁缺陷修复材料主要包括用于表面波抑制的磁性材料、用于窄缝隙保证电连续的导电材料和用于边缘散射控制的渐变阻抗材料等三类,重点介绍了用于边缘散射控制的渐变阻抗材料。该渐变阻抗材料基于图形渐变频率选择表面的概念,加载于边缘考虑平行极化和垂直极化两种情况,并与边缘锯齿化和未加载情况进行比较。从研究情况来看,经过恰当的材料选取和合理的阻抗梯度设计,渐变阻抗材料可以有效控制边缘散射,并能取得宽带效果。最后展望了渐变阻抗材料在电磁散射及电磁辐射领域的应用前景。

飞行器表面规律分布的电磁缺陷散射机理

针对飞行器表面存在的多列缺陷目标,基于电磁场叠加理论,提出并推导了用于分析多列电磁缺陷目标的散射相干原理,并以此为基础,建立了多列缺陷目标散射机理的研究方法;提出了间距电尺寸的概念,系列雷达散射截面实验表明,散射相干原理可用来精确分析不同类型多列缺陷目标的散射机理,间距电尺寸决定散射分布的形式,对多列缺陷目标散射有重要影响,而不同的缺陷类型主要影响散射幅值大小;从相干原理出发,结合精确数值算法,提出了多列缺陷目标的快速预估方法,具有与多层快速多极子算法一致的精度,且几乎不占用计算内存和时间。

飞机表面电磁缺陷研究的低散射载体设计

通过隐身飞机表面电磁缺陷损伤样件(涂层损伤、结构缝隙和阶差)研究弱电磁散射源对飞机总体散射的影响,是隐身飞机设计及外场维护策略制定的一个重要手段,但对每件损伤样件边缘开展低散射处理,会造成较高的时间和制造成本,因此设计样件测试用的低散射载体是解决上述问题的最有效方法。提出以中心对称的半剖棱椎体参数化模型为基础的低散射载体设计优化思路,制作出一种空心低散射载体,可以将样件嵌套到低散射载体中开展电磁散射特性测试。载体的仿真和实测结果显示,该载体能够有效保证散射特性测试数据的准确性,提升研究效率,降低研究成本。

一种适于缝隙等表面缺陷类目标的评估方法

缝隙等表面缺陷类目标对飞行器的隐身性能具有重要影响。根据缝隙等表面缺陷类目标的散射机理,该文提出一种载体背景对消方法,用于评估表面缺陷类目标散射。该方法将载体作为目标背景的一部分,通过矢量场相减的方式对消掉载体的自身散射影响,特别是载体强散射角域的散射影响,从而获得了全角域范围内表面缺陷类目标的散射特性数据,解决了使用常规方法目标受载体影响无法获得完整散射特性的问题。通过数值计算和实验测量的结果对比表明:该方法可以对缺陷类目标的电磁散射特性进行有效评估。对消后载体散射得到了极大程度的降低,有效提高了缺陷类目标的计算或测量精度;同时由于排除载体自身散射的影响,避免了对载体尺寸、超低散射特性的要求,有效降低了载体的加工设计成本。

电磁不连续和缺陷结构表面波散射特性

对于隐身飞行器设计,当镜面和腔体等主要散射源被抑制后,表面波在电磁不连续和缺陷结构处产生的回波散射和空间散射成为重要的散射源。为研究电磁不连续和缺陷结构的表面波散射行为,通过平板波导激励,建立起表面波传输模型。基于该表面波传输模型,从飞行器表面结构出发,建立了曲面及二面倾角、缝隙和台阶3类电磁不连续或缺陷结构,并开展仿真研究,获得了关键结构参数与回波散射强度和空间散射效率的定量关系。研究表明:凸面不连续结构的表面波在传输过程中不断向空间散射而衰减,当凸面半径超过10倍波导波长时,衰减系数接近0,凹面不连续结构的表面波在传输过程中不衰减;二面倾角结构的倾角在30°范围内时,能够有效抑制表面波的空间散射效率在10%以内,且回波散射较弱;缝隙和台阶的表面波散射与结构尺寸之间存在半波谐振关系,且回波散射和空间散射抑制难以兼顾。研究结果可为隐身飞行器外形结构的表面波散射抑制设计提供指导。

低RCS飞行器表面弱散射源研究

飞行器表面不同宽度缝隙、不同高度台阶、不同结构形式对缝(主要包括横向对缝、锯齿对缝两种)等弱散射源对前方雷达截面(RCS)有着比较重要的影响,为了说明控制弱散射源的重要性,介绍了常规飞行器表面结构的缝隙、台阶等弱散射源的分布情况及特点,采用理论方法分析了缝隙的雷达后向散射强度,设计了低RCS载体和实验模型,开展了不同宽度缝隙、不同高度台阶、不同结构形式对缝的RCS实验。结果表明:减小缝隙宽度、台阶高度,采用锯齿缝隙代替直缝隙等方法,是控制隐身飞行器表面电磁缺陷的有效技术途径。