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机翼雷达散射截面特性分析与优化设计

作　者: 李宏信
导　师: 沈海军
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 雷达散射截面 隐身结构 等离子体隐身 优化设计 响应面模型
分类号: V218
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


隐身性能是现代战斗机生存力的一个重要指标。外形隐身以及隐身材料的应用是飞机隐身的重要措施。然而,单独应用外形隐身技术和隐身材料不能同时兼顾飞机的飞行性能和周围环境对其的影响,因此采用两者结合的隐身结构便成为解决这个问题的另一种重要途径。隐身结构是结合低可探测外形飞机的复杂曲面形状和部位,由非金属结构材料与吸波材料、透波材料及其他材料共同构成的。采用隐身结构后就可以使减小飞行器电磁散射的手段扩展到整个机体,在满足外形和结构要求的前提下扩大了隐身材料的应用范围。本文针对机翼中的隐身结构及其相关问题进行研究,隐身结构为多介质构成的复杂结构,对其雷达散射特性的分析颇为复杂。本文应用矩量法(MoM)对几种典型的翼面隐身结构的雷达散射特性进行了对比分析,计算表明几种结构都能在典型方位上显著降低翼面的RCS。由于机翼前缘吸波结构的几何尺寸会对翼面RCS有很大影响,因此有必要机翼前缘隐身结构进行优化设计。本文采用建立代理模型的方法对翼面隐身结构进行优化设计,所得数值结果对翼面隐身结构设计以及其他结构优化设计具有指导意义。本文最后应用CST-MWS电磁仿真软件对均匀各向异性等离子体在机翼中的应用进行了计算和仿真,得到了在平面波入射下目标电磁散射特性随入射波参数以及等离子参数变化的规律,结果表明,在机翼前缘采用闭式等离子体技术,会显著降低翼面的RCS。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
图表清单  8-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 隐身技术  11-12
  1.2 常规隐身技术  12-16
    1.2.1 雷达波隐身技术  12-15
    1.2.2 红外辐射隐身技术  15
    1.2.3 可见光隐身技术  15
    1.2.4 声波隐身技术  15
    1.2.5 电磁辐射隐身技术  15-16
  1.3 高效雷达吸波结构  16-18
    1.3.1 雷达吸波结构概念  16
    1.3.2 雷达吸波结构发展概况  16-18
  1.4 等离子体隐身技术  18-20
  1.5 本文主要工作  20-21
第二章 机翼隐身结构电磁散射的MoM 分析  21-38
  2.1 矩量法(MoM)  21-23
    2.1.1 MoM 的基本原理  21
    2.1.2 数学表述  21-22
    2.1.3 矩量法(MoM)的发展及应用  22-23
  2.2 几种机翼隐身结构方案  23-24
  2.3 FEKO 介绍  24-31
    2.3.1 FEKO 的特色功能  25-30
    2.3.2 使用过程  30
    2.3.3 软件准确度验证  30-31
  2.4 机翼隐身结构的建立  31-33
  2.5 计算结果分析  33-38
第三章 隐身结构机翼RCS 分析与优化设计  38-55
  3.1 机翼隐身结构优化问题的表述  38-39
  3.2 优化设计方法  39-47
    3.2.1 设计流程  39-40
    3.2.2 试验设计方法  40-42
    3.2.3 响应面模型  42-43
    3.2.4 优化算法  43-45
    3.2.5 优化平台  45-47
  3.3 模型优化与分析  47-55
    3.3.1 响应面模型  47-52
    3.3.2 优化结果  52-55
第四章 等离子体隐身技术在机翼结构中的应用与分析  55-74
  4.1 等离子体隐身原理  55-57
    4.1.1 吸收原理  55-57
    4.1.2 折射作用  57
  4.2 有限积分方程  57-60
    4.2.1 Maxwell 积分方程的离散化  57-59
    4.2.2 稳定性条件  59
    4.2.3 边界条件  59
    4.2.4 激励源与数值色散  59-60
  4.3 CST MWS 简介与特点  60-61
  4.4 等离子体在机翼中的应用与分析  61-74
    4.4.1 等离子体覆盖圆柱的散射特性研究  61-65
    4.4.2 等离子体在机翼中的应用与分析  65-74
第五章 总结与展望  74-76
  5.1 总结  74
  5.2 展望  74-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 基础理论及试验 > 航空器隐身技术
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