吸波蜂窝结构材料等效电磁参数的计算方法

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吸波技术作为提高武器系统的生存和渗透能力、提高总体作战效能的一种重要手段,受到各军事大国的高度重视。六边形蜂窝结构重量轻,有相当高的强度,因而被广泛地用作夹层结构。将吸波蜂窝结构结合于隐身技术中,可形成既能承载又能吸波的双重功能,因此受到航空、航天领域的关注。通过实验获得吸波蜂窝材料的等效电磁参数和最佳吸波性能是比较繁琐且耗时费力的,因此通过现代的计算机来代替人工的实验势在必行,并能得到较好的效果。至今,有多种数值算法应用于蜂窝夹芯结构,如矩量法,时域有限差分法,有限元法等等。本论文将吸波蜂窝结构等效为均匀材料推导出电磁参数的计算公式,对吸波蜂窝结构材料的等效介电常数和等效磁导率的变化规律以及反射特性进行研究。主要内容为:1.在分析蜂窝复合周期结构电磁场问题时用到一个叫做“均质化”的方法,通过均质化理论把电磁参数等效为对角化张量形式,导出蜂窝吸波材料等效电磁参数的取值范围。2.分析蜂窝结构,建立吸波蜂窝结构模型,在强扰动理论和反射系数理论的指导下推导出电磁参数的计算公式,这些公式可用来计算具有几何周期结构的蜂窝材料的等效介电常数、磁导率以及反射率。3.由Visual C++建立微软基础类库(MFC)界面,填入相关数据计算吸波蜂窝结构的等效电磁参数和反射率。计算结果表明,蜂窝结构的等效介电常数和等效磁导率均小于涂层材料的介电常数和磁导率。对于吸收层厚度不同的蜂窝材料,存在一个最优的涂层厚度,使得吸收层整体的反射率最小。计算数据与实验数据相比较发现仿真计算的结果与实验测试的结果是吻合的。因此文本推导的计算公式具有工程实用价值,计算得出的数据可以为吸波蜂窝材料的设计和吸波性能优化提供参考。
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