基于左手材料的飛行器隱身設(shè)計研究.pdf

1、采用先進技術(shù)和方法研究飛行器隱身設(shè)計技術(shù)、提高生存能力已成為高性能飛行器前沿研究的重要課題。左手材料是一種新型結(jié)構(gòu)材料，具有吸收率高、厚度小、重量輕、適用范圍廣等優(yōu)點，近年來成為關(guān)注的焦點。本文從隱身技術(shù)需求的角度出發(fā)，展開了左手材料在隱身設(shè)計中應用方法的探索性研究，并首次利用左手材料進行飛行器隱身設(shè)計。論文主要分為理論研究和應用設(shè)計兩部分，理論研究主要包括左手材料數(shù)值模擬、參數(shù)提取、電磁縮比測量方法及電磁特性等方面的研究；應用設(shè)計主要

2、包括在飛行器中利用左手材料進行機翼前緣、天線艙以及垂尾的隱身設(shè)計。本文主要研究工作包括以下幾個方面：
　　1、提出一種基于雙向耦合補償?shù)膫鬏?反射法，解決了傳統(tǒng)傳輸/反射法在左手材料電磁參數(shù)提取時由于未考慮耦合作用而出現(xiàn)誤差的問題。該方法通過將左手材料結(jié)構(gòu)單元等效為雙端口網(wǎng)絡(luò)，研究兩個強耦合方向中耦合補償?shù)姆椒?。仿真結(jié)果表明該方法提高了左手材料電磁參數(shù)的提取精度，為后續(xù)左手材料區(qū)域等效提供了電磁等效參數(shù)提取方法。
　　2、提

3、出同頻縮比估算和基于阻抗邊界的矩量法-物理光學法混合估算兩種左手材料雷達散射截面（RCS）估算方法，解決了左手材料電大尺寸目標中因模型較大RCS難以計算的問題。同頻縮比估算方法根據(jù)RCS計算通用公式，利用同頻縮比模型RCS估算實際模型 RCS?；谧杩惯吔绲木亓糠?物理光學法混合估算方法中，將左手材料利用等效電磁參數(shù)等效為均勻介質(zhì)后，采用矩量法和物理光學法對整體模型進行分區(qū)域混合計算。通過制作實物模型并進行微波實驗，驗證了兩種估算方法均

4、可以較為準確地估算RCS，為后續(xù)左手材料在電大尺寸目標中隱身設(shè)計提供了計算方法。
　　3、提出了一種夾芯型左手材料翼面隱身結(jié)構(gòu)，有效解決飛行器機翼前緣強散射問題。該翼面隱身結(jié)構(gòu)根據(jù)文中研究的左手吸波材料電磁特性，利用左手吸波材料、尖劈結(jié)構(gòu)及漸變泡沫層對機翼前緣進行改進，并通過基于代理模型的多島遺傳算法對該隱身結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明：該隱身翼面結(jié)構(gòu)可顯著降低飛行器機翼前緣RCS，相較金屬翼面段 RCS減縮最高可達15d

5、Bsm，相較金屬腹板 RCS減縮最高可達25dBsm。
　　4、提出了一種左手材料隱身垂尾設(shè)計方法，解決了飛翼布局飛機航向穩(wěn)定性差的問題。該隱身垂尾根據(jù)飛翼飛機航向穩(wěn)定性要求進行垂尾設(shè)計，然后利用左手吸波材料對垂尾進行隱身設(shè)計。根據(jù)文中設(shè)計制作了相應的實物模型，模型的仿真結(jié)果和微波實驗數(shù)據(jù)均驗證了飛翼布局飛機采用隱身垂尾后 RCS僅有較小增幅，而航向穩(wěn)定性顯著提高。
　　5、采用左手材料設(shè)計了隱身天線艙，解決了飛行器由于安裝