基于左手材料的翼面隱身結構設計及優(yōu)化

《基于左手材料的翼面隱身結構設計及優(yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。

1、航空學報ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaDec．252014V01．35No．123331．3340ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．onhkxb@buaaedu．cndoi：10．7527／S1000-6893．2014．0176基于左手材料的翼面隱身結構設計及優(yōu)化徐合樂1，祝小平1’*，周洲1，任武21．西北工業(yè)大學無人機特種技術重點實驗室，陜西西安7100722．西安航天動力研究所，陜西西安710100摘要：翼

2、面隱身結構能同時滿足飛行器機翼氣動、結構和隱身的要求，但在空間有限的機翼中應用時，由于結構特點使其隱身效果受到限制。為了解決該問題，在傳統(tǒng)隱身結構中加入左手材料(LHM)進行改進。首先選取一種典型的LHM，從隱身設計角度出發(fā)，利用其雷達散射截面(RCS)計算不同入射角度下的后向吸收率，對其電磁特性進行研究。然后根據(jù)LHM的電磁特性，將其應用于翼面隱身結構，在相同的RCS減縮效果下，應用LHM可有效降低隱身結構體積。最后，為了進一步提高隱身效果，提出一種夾芯型LHM翼面隱身結構，并對該隱身結構中的結構參數(shù)利用代

3、理模型進行優(yōu)化。研究結果表明，相較金屬翼面段RCS降低了15dB以上，較相同結構的翼面隱身結構RCS降低了10dB以匕。關鍵詞：左手材料；隱身結構；優(yōu)化；RCS；代理模型中圖分類號：V218文獻標識碼：A文章編號：1000—6893(2014)12—3331一10自2008年左手材料(Left—handedMaterial，LHM)完美吸收體的提出[1]，眾多研究者對這一領域進行了大量的研究。LHM是通過調(diào)控其結構單元中的電諧振和磁諧振，實現(xiàn)自身阻抗與空間阻抗的匹配，同時利用結構中的歐姆損耗及介質(zhì)損耗對入射波

4、進行吸收。所以，與傳統(tǒng)吸波材料相比，其厚度受入射波的波長影響較小，可以設計出薄型吸波材料，例如文獻[2]～文獻E7]中，微波段LHM厚度多小于5mm。同時，由于其結構多為單層或幾層介質(zhì)板，表面刻蝕不同花紋，重量可通過結構優(yōu)化而降低，達到較輕的重量要求。而常見的結構吸波材料如夾芯型的蜂窩結構雖然重量輕，但其厚度多在幾十毫米；涂覆型吸波材料雖然厚度較蜂窩結構小，但其密度大、維修成本高。此外，在較低頻段，如L波段和C波段，其他類型吸波材料通常會由于厚度、重量、工藝等工程問題在實際中無法應用。而LHM在這些波段仍具有

5、厚度薄、重量輕、吸收率高的特性[5’6]。綜上，LHM具有厚度薄、吸收率高、可應用于低頻段等特點，為隱身設計提供了新途徑。目前，國內(nèi)外研究一方面集中于LHM的單元設計，在工作帶寬、極化特性、入射角域以及工作波段等問題上不斷進行優(yōu)化；另一方面集中于LHM在天線設計、天線罩設計等的應用，但作為吸波體在隱身設計中應用的研究卻鮮有報道[2。13

6、。在飛行器結構中，機翼或彈翼的前后緣是飛行器的強散射點之一，需要對其進行隱身處理。目前，對機翼前緣的隱身處理主要有兩種手段。一種是對機翼的外部及內(nèi)部使用涂覆型或結構型吸波材料

7、。F一22對翼面結構的前后緣等結構采收稿日期：2014-06-24；退修日期：2014-07-16；錄用日期：2014—08—05；網(wǎng)絡出版時間：2014—09．0511：08網(wǎng)絡出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／10．7527／$1000．6893．2014．0176htmI基金項目：部級項目*通訊作者．Tel．：029-88451030E-mail：zhuxping@pub．xaolinesn．Gn嘲用播武IXuHL．ZhuXP，ZhouZ．eta1．Designandoptim

8、izationoflowdetectablewingstructurebasedonLHMEJJ．ActaAeronautloaetAstronauticaSinica．2014。35(12)：3331．3340．徐含樂。祝小平．周潲．等．基于左手材料的翼面噫身結構設計及優(yōu)化￡Jj．航空學擢．2014．35(12)：3331-3340，航空學報用先進的寬頻、高性能吸波結構復合材料，對其進行雷達散射截面(RCS)減縮。X一47B采用碳纖維復合吸波涂層材料[1“。這些單純的吸波材料都具有重量大、不易維護等缺點。另

9、一種為將整個機翼設計為隱身結構，即在保持原有氣動外形的條件下，將吸波材料同機翼中承力結構結合在一起。它是一種既能滿足外形氣動和結構要求，又能有效減少電磁波反射的多功能一體化結構。如B-2隱身轟炸機機翼蒙皮最外層涂覆磁損耗吸波涂層，蒙皮采用一種六角形蜂窩夾芯碳／環(huán)氧吸波結構材料，前后緣采用蜂窩夾芯結構，蜂窩網(wǎng)格內(nèi)填充有磁損耗和電損耗吸波物質(zhì)，夾芯上下為吸波波紋板m]。聶毅[16-173和李宏信E181