民机雷达罩的抗鸟撞非线性力学行为仿真研究

为了研究某民机雷达罩结构的抗鸟撞性能,基于ABAQUS建立了采用纤维增强非线性动力本构的雷达罩模型,综合考虑了复合材料与泡沫芯材的非线性行为与应变率效应。该文通过仿真模拟,分析了面板材料(包括复合材料和泡沫芯材)是否考虑非线性与应变率效应、夹芯结构铺层顺序与角度,以及前后面板厚度比对结构鸟撞响应失效行为的影响。结果表明:纤维增强复合材料的非线性动力本构能够很好地描述雷达罩复合材料结构在动态加载下的应变率强化效应。不同铺层角度下的雷达罩面板的破坏形式基本相同,其最主要的失效形式是基体拉伸破坏,而前后面板铺层顺序为[0/-45/45]/[45/-45/0],且前后面板层厚比接近1的模型具有较好的吸能效果。

蜂窝夹芯雷达罩抗鸟撞冲击性能仿真分析

在雷达天线罩抗鸟撞冲击响应有限元分析中,为了有效克服有限单元法在模拟鸟体局部大变形计算中的不稳定性以及更好地模拟鸟体铺展、飞溅效果并提高鸟体与天线罩接触区域的计算精度,需要采用FEM-SPH耦合方法模拟鸟体高速撞击天线罩的动态力学响应过程。文章分别采用FEM、SPH和FEM-SPH耦合方法对1.8 Kg的鸟体以150 m/s的相对速度撞击天线罩三明治夹芯结构的不同位置开展了有限元仿真研究。仿真结果表明,FEM-SPH耦合方法能够充分发挥FEM法和SPH法各自的优势,能更精细地描述鸟体撞击到天线罩上的变形、失效以及铺展过程。进一步研究发现,泡沫铝夹芯层材料在吸能方面起着主要作用,且鸟撞位置对天线罩的整体变形具有显著影响,鸟撞最危险位置发生在雷达天线罩正面中心靠下位置,此时最大位移为123.5 mm,为上部位置最大位移值的1.8倍。

基于反射法的FSS雷达罩电厚度变化规律分析

针对频率选择表面(FSS)雷达罩加工制造引入的电厚度超差问题,结合工程中的软硬件条件,提出基于反射法仿真与测量FSS雷达罩各层电厚度的方法,并给出了仿真与测量结果。测量数据变化规律与仿真结果一致,并利用已有成熟的传输式电厚度测量系统进行了结果验证。该研究成果为FSS雷达罩电厚度检测、电性能改善提供了关键技术支撑。

一种双曲率雷达罩的频率选择表面分片设计

提出并发展了一种适于任意双曲率曲面雷达罩的FSS设计方法。基于周期矩量法快速评估FSS的频率响应。经过仿真和优化设计出初步的FSS参数,制作了等效FSS平板样件。根据等效平板频率响应的测试结果及实际雷达罩的双曲率曲面外形特点对FSS参数进行修正。沿母线方向将雷达罩内表面分段划分,每一段采用直锥面进行曲面逼近并展开为分片的扇形平面,在每一分片平面上按照设计参数排布FSS单元,制作了曲面FSS雷达罩。试验测试显示,采用局部平面-曲面修正分片方法所设计的FSS雷达罩满足预期的各项性能指标要求。

用于高性能雷达罩的树脂基体的研究

介绍了三种高性能雷达罩用的改性双马来酰亚胺（ＢＭＩ）树脂体系４５０１Ａ、４５０１Ｂ和４５０３。研究了树脂、固化树脂及其玻璃布增强的复合材料性能。４５０１Ａ和４５０１Ｂ可适用于热压成型，Ｔｇ分别为２７４℃、２６８℃；频率为１０ＧＨＺ下ｔｇδ分别为０．０１１７和０．０１０８，４５０１Ｂ树脂制作的预浸料具有更优异的铺覆性。４５０３树脂主要适用于树脂传递模塑（ＲＴＭ）技术，它的室温粘度较低仅为０．３８Ｐａ·ｓ，使用期大于４０ｈ，Ｔｇ为２６５℃，１０ＧＨＺ下的ｔｇδ为０、０１１８。它们可用于人工介质雷达罩、蜂窝结构雷达罩、导弹和反辐射导弹雷达罩等。

峰窝夹芯结构雷达罩鸟撞有限元分析与模拟

建立了鸟撞蜂窝夹芯结构雷达罩的有限元分析模型。选取具有代表性的四类不同重量和大小的鸟及多种撞击速度，运用大型非线性动力学有限元程序ＭＳＣ／Ｄｙｔｒａｎ的ＡＬＥ计算功能，计算得出了六种可能情况下雷达罩抗鸟撞动力响应及结构受损情况。最后对结果进行了分析。数值模拟结果为雷达罩抗鸟撞设计提供了理论参考依据。

机载雷达罩电讯设计中的AI-SI仿真技术

本文应用矢量口径积分和表面积分技术 ,给出了机载雷达罩波瓣特性的定量分析方法 ,在天线俯仰面尺度与波长相近及天线罩俯仰面曲率变化大的情况下 ,口径积分 表面积分方法比三维射线法更为精确 ,仿真计算结果与试验结果较为符合 ,证明了算法的有效性 .

蜂窝夹芯雷达罩结构的鸟撞数值分析

运用非线性动力学有限元软件PAM-CRASH对鸟撞击蜂窝夹芯结构雷达罩的过程进行了数值分析。在有限元建模中对材料模型的选取做了详细的讨论。根据适航标准,使用1.80kg的鸟体进行鸟撞分析。在不考虑材料应变率强化作用的情况下,计算了鸟体对结构上21个不同位置的撞击,给出了雷达罩结构吸收冲击能量随撞击位置的变化规律。对玻璃纤维面板材料的应变率强化作用进行讨论,对比分析了应变率强化作用对计算结果的影响,数值模拟结果可为雷达罩鸟撞实验提供参考。

机载雷达罩涂层的研究概况

介绍了机载雷达罩涂层系统的研究情况,分别讨论了底漆、耐雨蚀涂层和抗静电涂层的性能及发展。

复合材料雷达罩鸟撞破坏流固耦合动响应分析

建立鸟撞复合材料雷达罩有限元模型,用壳单元模拟雷达罩,在鸟体周围附加用于模拟空气的欧拉流动域,利用显示动力分析软件LS-DYNA对鸟撞复合材料雷达罩的过程进行数值模拟,对雷达罩的破坏响应进行分析。结果表明,在撞击的过程中,应力的峰值主要出现在被撞击区域的周围;部分区域的不同材料层间会承受不同的应变趋势。

雷达罩电性能的优化

将雷达罩的各种电性能的优化问题统一表示为非线性规划的形式 ,并应用遗传算法 (GA)进行求解。将原有的解析法 (AM)做了改进 ,以改进的AM法的初步设计结果为基础 ,对雷达罩壁厚分布进行编码 ,并建立了基因代码与罩性能参量之间的制约关系。以雷达罩的透波率优化为例 ,对GA进行了具体说明 ,导出了有关的计算公式。通过对多层介质结构三维正切卵形雷达罩的设计 ,验证了方法的正确性与有效性。

频率选择表面A夹层雷达罩的传输特性

基于互导纳法设计了A夹层频率选择表面(FSS)罩壁结构并制作了平面试件和圆锥形雷达罩试件,验证了复合结构的一体化加工工艺。在微波暗室中对平板试件和FSS锥形罩进行了测试将部分测试结果与计算结果进行了比较。结果表明,A夹层加载的双层FSS带内传输损耗较小,具有一定的平顶特性,且带宽的入射角和极化稳定性较好。60°斜入射时,双层FSS的TE和TM极化的-3 dB带宽之差比相应单层FSS减小1.3 GHz;蜂窝夹芯层厚度较大时(1/4λ左右),A夹层两侧的单层FSS之间耦合较小,因而双层FSS的谐振频率与单层相同。曲面FSS雷达罩的传输特性与天线极化状态和测试方位均有关系,在主极化平面内与平面试件的结果一致,表明局部近场测试时曲率的影响较小,设计时可采取局部平面近似。

高性能机载雷达罩VARTM工艺用树脂/纤维浸润性研究

研究了采用真空辅助树脂传递模塑 (VARTM )工艺制造高性能机载雷达罩的TDE - 85环氧树脂、间苯二甲酸二烯丙酯 (DAIP)和E - 5 1环氧树脂三种材料体系的浸润性能。结果表明 ,三种材料体系中 ,DAIP体系具有较好的浸润性能 ,粘度较低 ,最适合采用VARTM工艺制备雷达罩。

飞机雷达罩用抗静电涂料的研制

制备了一种以特种导静电碳纤维、导电云母粉、导电纳米锑掺杂二氧化锡(导电ATO)为主要导电介质的雷达罩用抗静电涂料。通过对涂料导静电、力学、介电性能的研究,确定了碳纤维的最佳用量为2.5%。为获得合格的表面电阻率,采用底层打磨后施工面层的施工工艺。与现有同类涂料相比,该涂料具有较小的损耗角正切值,突破了传统机载雷达罩涂料介电性能偏高的技术瓶颈。此外,利用原位聚合共混制备工艺,有效解决了导电介质的分散问题,使得涂层具有良好的导静电功能及力学性能。

高性能机载雷达罩用Nomex蜂窝的研制

用改性酚醛树脂浸渍Nomex蜂窝纸制备高性能机载雷达罩用Nomex蜂窝。研究了用改性酚醛树脂制造Nomex蜂窝的工艺、蜂窝的力学性能、介电性能以及耐老化性能等。研制的Nomex蜂窝完全达到了设计要求,应用于多型高性能机载雷达罩,效果良好。

玻璃钢雷达罩及其模具的一体化设计制造技术

利用NURBS曲线和曲面拟合机载雷达天线罩的外部表面 ,提高了光滑性和连续性 ,即曲率变化均匀 ,拟合误差较小。根据雷达罩内部形状、雷达罩的罩壁厚度和固化变形情况 ,拟合设计出模具的外形曲面 ,具有误差小 ,精度高的特点 ;同时 ,通过一体化设计 ,缩短了设计和研制周期 。

复合材料雷达罩耐鸟撞和电磁性能综合优化设计

对蜂窝夹芯复合材料雷达罩进行耐鸟撞优化设计以及耐鸟撞和电磁性能综合优化设计,优化设计变量是雷达罩分段后的总厚度和比例等,耐撞性优化目标是最大限度的减小雷达罩的损伤面积和保护雷达罩内的设备安全,体现在数值计算中减小雷达罩的失效单元数和鸟体的剩余动能;耐鸟撞和电磁性能的综合优化目标除满足以上目标外,也要求使电磁参数指标达到最优。优化软件中集成了显式动力分析软件LS-DYNA和电磁分析软件FEKO,采用了适合于复合材料壳单元冲击损伤的Chang-Chang模型。某算例的优化结果表明:合理的优化设置可以实现蜂窝夹芯复合材料雷达罩的耐鸟撞和电磁性能优化要求,并提高工程设计效率。

高性能机载雷达罩材料的研究进展

高性能机载雷达罩是先进战斗机的重要组成部分,其性能取决于材料,并直接影响到飞机的作战效能。笔者对高性能机载雷达罩所应用的材料即树脂基体、增强材料、夹层材料、胶膜材料、防静电与防腐蚀材料、吸波材料以及防雷击材料进行了综述,并提出了未来的发展方向。

低介质损耗雷达罩用复合材料的研究进展

介绍了先进雷达罩对罩体材料宽频、低介电损耗值等电性能的要求，并综述了用于雷达罩的聚合物基复合材料的研究进展。

隐身雷达罩技术研究进展综述

雷达罩作为飞行器的结构/透波功能一体化部件,其隐身要求具有很大的技术挑战性。雷达罩的隐身设计与实现必须保证雷达天线工作频带内的透波功能,实现雷达罩透波/隐身的一体化功能。隐身雷达罩是航空武器装备实现隐身性能的关键部件,对于降低飞行器头向RCS值、提高飞行器的综合性能和作战效能具有举足轻重的作用。文中分析了雷达罩的散射特点,综述了各种雷达罩隐身措施的具体途径及优缺点,重点阐述了频率选择表面技术、电磁带隙、等离子体隐身技术及超材料等技术的特点、实现隐身的作用机理及在隐身雷达罩中的应用,指出了未来发展的趋势。