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航空电磁超材料研究进展及发展建议
1
作者 景致 张健 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期44-51,共8页
电磁超材料是由亚波长微结构周期排列而成的人工复合材料,对电磁波有很强的传导调控作用或吸收作用,在航空武器装备隐身设计领域被广泛研究。本文首先介绍了电磁超材料的概念,综述了电磁调控型超材料、电磁吸收型超材料、主动可调型超... 电磁超材料是由亚波长微结构周期排列而成的人工复合材料,对电磁波有很强的传导调控作用或吸收作用,在航空武器装备隐身设计领域被广泛研究。本文首先介绍了电磁超材料的概念,综述了电磁调控型超材料、电磁吸收型超材料、主动可调型超材料和智能超材料的最新研究进展;然后介绍了航空电磁偏折超材料、电磁吸收超材料和频率选择超材料的隐身机理及应用研究现状,分析认为隐身机理丰富和可设计性强是电磁超材料有别于传统吸波材料的主要优势。从拓展吸波频谱、增强吸波性能、吸波智能可调三方面对电磁超材料提出发展建议,包括吸波频谱进一步向红外、激光、紫外波段拓展,宽频吸波性能进一步提升,吸波频带智能可调。 展开更多
关键词 电磁超材料 隐身 电磁偏折 电磁吸收 频率选择
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基于超宽带反射超表面产生太赫兹轨道角动量
2
作者 韩晓冰 陈江侠 +1 位作者 王焱 周远国 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第2期282-291,共10页
由于轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)有望成为新的通信复用自由度,在拓展信道容量、提高频谱资源利用率方面有巨大潜力而受到越来越多研究人员的关注。目前的太赫兹涡旋波产生器件存在只能工作在单频点、带宽窄、转换效率低... 由于轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)有望成为新的通信复用自由度,在拓展信道容量、提高频谱资源利用率方面有巨大潜力而受到越来越多研究人员的关注。目前的太赫兹涡旋波产生器件存在只能工作在单频点、带宽窄、转换效率低等问题,如何在太赫兹频段高效产生OAM成为关键问题之一。该文设计了一种超宽带反射超表面单元,结合几何相位原理和相位叠加原理设计了单层反射超表面。仿真结果表明:设计的超表面实现了在0.82 THz~2.09 THz(相对带宽87.3%)的宽频范围内,将圆极化太赫兹波转换为携带轨道角动量的太赫兹涡旋波,同极化反射谱的幅度大于0.97,转换效率高于94.7%,反射相位覆盖0°~360°。利用傅里叶变换分解反射场中各个OAM模式,定量分析了OAM模式纯度,在不同频率下涡旋波中均为主模式l=-2能量占比最高,进一步对设计的超表面进行优化,主模式能量占比明显提升。该文设计的超表面具有转换效率高、工作带宽大、主模式强度高等优势,为宽带太赫兹涡旋波的高效产生提供了一种参考。 展开更多
关键词 轨道角动量 太赫兹 超宽带 超表面
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羰基铁基复合材料的高效吸波-防腐双功能特性研究 被引量：1
3
作者 秦环宇 张敏 +2 位作者 郭卿超 田威 张林博 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第6期660-667,共8页
随着5G先进通信技术和雷达探测技术的快速发展,电磁污染问题和特种装备的隐身突防问题日益突出。铁磁性吸波材料凭借高饱和磁化强度和优异的电磁波衰减能力已发展为应用较为广泛的隐身材料,然而,由于应用环境的多元化,铁磁性吸波材料的... 随着5G先进通信技术和雷达探测技术的快速发展,电磁污染问题和特种装备的隐身突防问题日益突出。铁磁性吸波材料凭借高饱和磁化强度和优异的电磁波衰减能力已发展为应用较为广泛的隐身材料,然而,由于应用环境的多元化,铁磁性吸波材料的腐蚀问题严重制约其实际应用。本文采用多步液相反应,成功制备出具备优异吸波-防腐双功能的多级结构羰基铁基复合材料。该材料最低反射损耗高达-48.3 dB,有效吸收带宽达7.0 GHz。同时,其抗腐蚀性能也得到大幅改善,自腐蚀电压Ecorr显著右移至-0.22 V,自腐蚀电流密度Icorr下降至1.21×10^(-7)A/cm^(2)。为新型高性能铁磁性吸波材料的设计和工程应用提供了有力支撑,对于解决电磁污染和装备隐身问题具有重要意义。 展开更多
关键词 羰基铁 复合材料 微波吸收 防腐 阻抗匹配
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吸波涂层应用方案自动寻优方法
4
作者 景致 张澎 张健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期219-224,共6页
在有限质量约束下实现宽频隐身性能最优,是隐身飞机吸波涂层应用方案设计所追求的目标。本文针对多种吸波涂层的最优化分区应用问题开展研究,建立了一套吸波涂层应用方案的自动优化方法。首先,基于时域有限差分法计算模型在不同频率、... 在有限质量约束下实现宽频隐身性能最优,是隐身飞机吸波涂层应用方案设计所追求的目标。本文针对多种吸波涂层的最优化分区应用问题开展研究,建立了一套吸波涂层应用方案的自动优化方法。首先,基于时域有限差分法计算模型在不同频率、方位、极化下的电磁场,对各状态电磁场做归一化和加权计算后得到总电磁场。然后,将总电磁场按照特定方向、数量进行分区,并将每个分区分别赋予相应的吸波涂层,采用传输矩阵法计算吸波涂层的反射系数以将吸波涂层的影响叠加到电磁场中。对加载吸波涂层后的总电磁场进行近-远场变换,实现模型雷达散射截面(radar cross section,RCS)的快速计算。基于改进的单纯形法和Karush-Kuhn-Tucker条件建立自动优化方法,以降低RCS或减轻吸波涂层质量为目标函数,优化吸波涂层分区方案。最后,以行波板为例,开展包含3种厚度吸波涂层的应用方案减质优化。结果表明,优化方案相比1.5 mm厚吸波涂层方案可实现吸波涂层减重50%,且行波板RCS均值提高不超过1 dB,优化效果显著。 展开更多
关键词 隐身 吸波涂层 自动优化 传输矩阵法 单纯形法 Karush-Kuhn-Tucker条件
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直升机初始雷击附着点试验及仿真研究
5
作者 朱昱淇 臧家左 +3 位作者 张挺 李小二 孟柯生 司晓亮 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期150-156,共7页
依据标准SAE-ARP5416对某型直升机缩比模型进行雷击试验,得到初始雷击附着点数据,基于静电感应原理,通过CST EM工作室模拟计算直升机表面各处电场强度,以试验结果为依据确定仿真场强判定阈值,求出直升机雷击附着仿真结果。分析研究表明... 依据标准SAE-ARP5416对某型直升机缩比模型进行雷击试验,得到初始雷击附着点数据,基于静电感应原理,通过CST EM工作室模拟计算直升机表面各处电场强度,以试验结果为依据确定仿真场强判定阈值,求出直升机雷击附着仿真结果。分析研究表明:雷电先导的发展路径具有多样性,主旋翼与机身处均会引发雷电上行先导;直升机各部位被雷电附着的概率,与该部位表面积占比不呈正相关,附着点主要集中在旋翼等尖端位置;仿真中高场强区域分布与试验得到的雷击附着点分布基本一致,表明仿真方法有效。研究得到的该型直升机雷击附着判定阈值可为其改型时划分雷击附着区域提供技术支撑。 展开更多
关键词 雷击附着点 雷电高电压试验 雷电弧道 静电感应 静电场仿真 数值计算
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氮掺杂硼酸钐的材料设计及其激光吸收性能
6
作者 张磊 张敏 +2 位作者 李伟 徐振道 王俊尧 《电子元件与材料》 北大核心 2024年第12期1419-1423,共5页
随着激光科技的飞速进步,激光辐射给人体健康和特殊设备带来的防护问题愈发显著。稀土钐元素因其在激光波段的高效吸收特性而受到广泛关注。其中钐化合物SmBO_(3)防护材料因在1.06μm激光波段具备吸收峰且稳定性高而被大量研究,但其吸... 随着激光科技的飞速进步,激光辐射给人体健康和特殊设备带来的防护问题愈发显著。稀土钐元素因其在激光波段的高效吸收特性而受到广泛关注。其中钐化合物SmBO_(3)防护材料因在1.06μm激光波段具备吸收峰且稳定性高而被大量研究,但其吸收性能仍难以满足实际应用需求。因此,本研究使用固相反应技术,在氮气环境中将碳黑与SmBO_(3)的混合粉末进行反应,成功地制得N掺杂的SmBO_(3)粉末,使其吸收特性得到了显著增强。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见-近红外分光光度计(UV/VIS/NIR)测试技术对粉体的成分和外观进行了分析。与未经处理的样本相比,掺杂后的粉体粒径较小,且碳黑的存在对物相转变产生了影响。此外,掺杂处理后的粉末在1.06μm波段上的反射率达到了34.9%,并且反射率图谱呈现出蓝移现象。 展开更多
关键词 N掺杂 SmBO_(3) 激光防护 激光吸收
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面向应用的隐身材料评价方法研究
7
作者 崔译文 李佩珊 +1 位作者 麻连凤 周海 《航空工程进展》 CSCD 2024年第6期189-197,共9页
隐身材料的性能验证与评价在高性能隐身材料的研发与应用周期中是至关重要的一环。为解决现有常用的隐身材料性能验证与评价方法存在的内容单一、评价方法不全面等问题,提出一种面向应用的隐身材料评价方法。该方法通过改进测试板的外形... 隐身材料的性能验证与评价在高性能隐身材料的研发与应用周期中是至关重要的一环。为解决现有常用的隐身材料性能验证与评价方法存在的内容单一、评价方法不全面等问题,提出一种面向应用的隐身材料评价方法。该方法通过改进测试板的外形,尽可能削弱非考核散射源对试验结果的干扰;进一步采用面积积分法对多波段的测试数据进行面积积分加权赋值,以实现隐身材料关键性能的综合量化评价。该方法已在某典型隐身作战飞机的隐身材料选优过程中完成应用,实践表明:该方法面向实际工程需求,充分表征了隐身材料在实际应用场景中的关键隐身性能,具有评价全面、准确的特点,为全频段综合评估隐身材料的关键吸波性能提供了新途径。 展开更多
关键词 隐身材料 电磁散射抑制 斜入射 行波衰减 垂直反射率
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基于超材料拓展蜂窝吸波性能设计方法
8
作者 景致 张澎 +1 位作者 张健 郭策安 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3789-3795,共7页
吸波蜂窝兼备轻质、承载、吸波特点,被广泛用于隐身结构设计,但其存在低频吸波性能相对较弱的问题。本文采用方形开口谐振环(SSRR)单元提出了一种具有电磁波强吸收性能的超材料设计方法,并将其应用于吸波蜂窝电磁性能改性设计,实现了宽... 吸波蜂窝兼备轻质、承载、吸波特点,被广泛用于隐身结构设计,但其存在低频吸波性能相对较弱的问题。本文采用方形开口谐振环(SSRR)单元提出了一种具有电磁波强吸收性能的超材料设计方法,并将其应用于吸波蜂窝电磁性能改性设计,实现了宽频吸波性能的显著提升。首先设计SSRR单元,进行了电磁散射特性随单元外形参量变化研究,通过仿真探究了介质层厚度、方环宽度、开口宽度和外框边长这4个主要设计参量对超材料吸波性能的影响,分析了电磁吸收峰出现的频点和强度随单元外形变化的规律,提出了一种具有窄带强吸波特性的方案。然后将方形开口谐振环超材料与吸波蜂窝相结合,提出了一种超材料吸波蜂窝的设计方法。研究发现,所设计的超材料吸波蜂窝相比普通吸波蜂窝在1~10 GHz反射损耗平均提升了4.4 dB,吸波蜂窝的吸波性能得到显著提升。 展开更多
关键词 吸波蜂窝 超材料 方形开口谐振环 吸收峰 反射损耗
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