頻率選擇超材料內(nèi)部沿面放電與蒙皮擊穿特性研究.pdf

1、頻率選擇超材料是一種將金屬超結(jié)構(gòu)振子在介質(zhì)基板上進(jìn)行周期性陣列所形成的人工調(diào)制表面結(jié)構(gòu)，這種超材料具有帶內(nèi)透射率高、帶外截止能力強(qiáng)、寬入射角范圍內(nèi)頻率特性好等優(yōu)異電磁性能，這些性能使其在改善天線性能上有著巨大的應(yīng)用潛力和發(fā)展空間。但由于這些金屬超結(jié)構(gòu)振子的存在，使罩體具有一定的金屬屬性，導(dǎo)致其雷電附著特性不同于常規(guī)天線罩，常規(guī)雷電屏蔽方式對(duì)其失效，其雷電危害更為突出。
　　論文分析了超材料天線罩雷電防護(hù)的特殊性，確定了超材料天線罩

2、雷電防護(hù)研究思路，設(shè)計(jì)了用于模擬雷電電壓的100kV沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)研究了超材料沿面放電和蒙皮擊穿特性，仿真分析了超材料電場(chǎng)分布情況，探討了蒙皮表面電荷對(duì)超材料流注擊穿過(guò)程的影響。論文的主要內(nèi)容有:
　　(1)介紹了雷電對(duì)飛機(jī)的影響，從常規(guī)雷電防護(hù)方法失效、放電路徑的變化這兩方面，對(duì)超材料天線罩與普通天線罩進(jìn)行了對(duì)比，分析了超材料天線罩雷電防護(hù)的特殊性，給出了解決超材料天線罩雷電防護(hù)問(wèn)題的研究思路，并根據(jù)超材料沿面放電試驗(yàn)和

3、流注擊穿試驗(yàn)的需求，研制了100kV雷電沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)。
　　(2)開(kāi)展了超材料沿面放電試驗(yàn)。研究了超材料沿面放電形貌特征，測(cè)量雙電極在超材料表面不同相對(duì)位置下的放電電壓，分析了雙電極最短距離、雙電極偏離角對(duì)沿面放電特性的影響。結(jié)果表明，超材料表面放電通道呈折線狀，由兩類放電路徑組成，第一類路徑與超結(jié)構(gòu)周期方向平行，第二類路徑與超結(jié)構(gòu)周期方向夾角45°。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，超材料沿面放電的主通道發(fā)生在沿絕緣間隙總長(zhǎng)度最短的路徑上。隨

4、著雙電極最短距離的增加，放電電壓呈線性增加趨勢(shì)。隨著雙電極連線偏離角的增大，沿面放電電壓先增后減，當(dāng)偏離角為0°或45°時(shí)，放電電壓較低，當(dāng)偏離角為22.5°時(shí)，放電電壓較高。
　　(3)開(kāi)展了超材料蒙皮擊穿試驗(yàn)。從放電形貌、擊穿電壓和電荷沉積三個(gè)方面，對(duì)比研究了兩種超材料的放電特性，分析了兩種超材料的電場(chǎng)分布情況。結(jié)果表明，諧振環(huán)型超材料的擊穿電壓最高，細(xì)絲狀放電較暗且較少，靠近接地位置的細(xì)絲狀放電較多:耶路撒冷型超材料的擊穿電