蜂窝吸波材料等效电磁参数及反射系数的研究

摘要

隐身技术在现今的军事应用上受到了广泛的重视,它能有效地降低飞行器等军事装备被精确制导武器系统攻击的可能性,很大程度上提高了飞行器的生存能力和作战能力。蜂窝吸波材料作为雷达隐身材料中的一种结构型吸波材料,因为其具有重量轻、比强度和比刚度高、绝热和减震效果好、吸波性能佳等优点,且既可以作为承力件,又可以作吸波结构夹心层来吸收电磁波,因此对该材料的研究成了隐身技术应用中的一种发展趋势。
　　反射系数的值是最能反映吸波材料吸波性能优劣的一个重要指标,因此可以通过计算反射系数来研究蜂窝吸波材料的性能。研究蜂窝吸波材料的吸波性能最初是由实验测量得到反射系数,但实验研究过程比较复杂,且费时费力,无疑延长了研究的周期。随着计算机技术的发展,蜂窝吸波材料多采用数值计算的方法进行研究,其中包括矩量法、时域有限差分法、有限元法等,这些方法有效地解决了实验过程费时费力的问题。本文是将正六边形蜂窝吸波材料等效为圆波导结构,采用强扰动理论推导其等效介电常数和等效磁导率(分别与蜂窝对称轴平行和垂直两个方向),并用吸波材料反射系数理论推导吸波蜂窝结构反射系数的计算公式。
　　本文的主要内容为:
　　1、分别介绍强扰动理论和吸波材料的反射系数理论,介绍强扰动理论过程中推导了介电常数和磁导率随机分布的混合媒质的内、外散射场,介绍反射系数理论时分别推导了有金属基底和无金属基底两种情况下吸波材料反射系数的公式。
　　2、根据强扰动理论分别推导出与蜂窝轴线方向平行和垂直的等效介电常数和等效磁导率,再根据反射系数理论分别得到从蜂窝孔和蜂窝侧壁两个方位入射时,不同极化波(TE波和TM波)情况下蜂窝吸波材料的反射系数。
　　3、再根据不同情况下反射系数的公式,使用Visual Studio2010软件编写计算反射系数的程序,并根据软件计算的结果分析蜂窝吸波材料几何参数和电磁参数对反射系数的影响,得到最小反射系数时各几何参数和电磁参数的值。
　　编写的软件计算出的结果与实验测得的结果比较吻合且随频率变化的趋势几乎一致。因此可以认为使用本文的方法研究蜂窝吸波材料反射系数是可行的,可以为后期蜂窝吸波材料吸波性能的研究和结构的设计提供参考。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 蜂窝吸波材料的研究现状

1.3 研究意义

1.4 结构安排

第二章 蜂窝吸波材料等效电磁参数理论

2.1 用矩阵表示的麦克斯韦方程的解

2.2 无源随机媒质散射场的计算

2.3 随机媒质等效本构矩阵的推导

2.4 随机媒质等效介电特性的计算

2.5 小结

第三章 蜂窝吸波材料反射系数理论

3.1 吸波材料的吸波原理与阻抗匹配

3.2 电磁波入射有导电衬底材料的反射系数

3.3 电磁波入射无导电衬底材料的反射系数

3.4 小结

第四章 蜂窝材料等效电磁参数和反射系数的计算

4.1 蜂窝吸波材料等效电磁参数的计算

4.2 蜂窝吸波材料反射系数的计算

4.3 小结

第五章 计算机编程设计和结果分析

5.1 软件设计平台

5.2 编程设计思路和方法

5.3 软件计算结果的验证

5.4 数值模拟计算结果分析

5.5 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果