雷达吸波结构机理分析及电磁设计方法研究

主研人员：饶克谨 赵伯琳 高正平 杨华军 饶 力 罗 威 王 卓 苟 益 刘红星 系统地进行了单向和多向碳纤维层板、多向有耗SiC铺层板、加入吸收剂的纺织纤维板雷达反射特性、电磁参数预测方法的研究，完成了预测软件，理论计算结果与实验验证吻合较好；独立开发出了浸渍吸收剂蜂窝板的反射系数和等效电磁参数预测的关键技术，包括研究加入有耗介质的蜂窝结构散射电场的计算和电磁参数预测，完成了预测软件；将遗传算法用于宽频带多层吸波材料的优化设计和电路模拟吸波材料的设计方案探索；进行了吸波结构导流板的机理分析…     

基于应力吸收层的旧水泥混凝土加铺层结构耦合应力分析

通过三维有限元数值模拟方法,分析了沥青加铺层厚度、模量,基础模量与应力吸收层厚度、模量对破碎后的旧水泥混凝土路面加铺层结构的荷载-温度耦合应力的变化规律.计算结果表明:适当增加加铺层的厚度对防止反射裂缝的产生是十分有效的;但不能用提高加铺层模量的方法来防止反射裂缝;适当控制基础模量可以防止反射裂缝的产生;适当提高应力吸收层的厚度对预防反射裂缝效果明显;提高应力吸收层的模量对预防反射裂缝效果不明显.     

无金属基底吸波结构对TE波的反射

详细分析了ＴＥ极化波以大角度入射到无金属基底的平面多层吸波结构上时的反射特性,导出连接层间电磁场的通用矩阵公式,计算了两层和三层吸波结构的反射系数,并证明了在何种条件下可以获得低的反射率,在此基础上提出了一个简易设计方法。对进气道和进气道内吸波导流板的两层和三层材料设计都获得了良好的特性。     

高度层优化使用问题的指派模型及算法

飞行高度层的优化使用是空中交通管制(ATC)自动化理论研究的核心问题。为取得任意两架飞机之间的水平约束,提出航空器相对于飞行高度层的一般性指派问题(AP)的研究方法。引入广义指派(GAP)扩展效率矩阵,分析单架飞机占用一个飞行高度层和多机共用一层效率矩阵元素的定义方法,研究垂直剖面航迹优化的匈牙利求解。效率矩阵如果随条件发生变化,问题变为不确定型,对此,给出了将其转换成确定型问题处理的一般方法。实例表明,直接或间接应用匈牙利算法对于ATC决策的实时求解是有效的。     

m-1个k次广义对合矩阵与任意矩阵线性组合的t次广义对合性

该文主要研究了m-1个k次广义对合矩阵与任意矩阵线性组合的t次广义对合性,它是已有结果关于广义对合矩阵与任意矩阵线性组合的保持性问题的推广,并举出了一个应用例子.     

MTEMcell中场的均匀性分析

利用直线法对具有任意宽度芯板的变形横电磁波小室（ＭＴＥＭｃｅｌｌ）进行了分析，得出了电场分布的计算公式。根据数值计算结果，讨论了ＭＴＥＭｃｅｌｌ中场分布的均匀性，并计算了特性阻抗。     

自共轭矩阵在具一反自同构变换的体上的推广

本文将实数域上对称矩阵与复数域上Hermite矩阵的概念推广到具有一个反自同构的任意体上,证明了“自共轭矩阵合同于对角矩阵”在具有一个反自同构的任意体上仍成立。     

任意细线结构瞬态响应的高效求解

将时域电场积分方程法和普朗尼方法结合,求解了任意细线结构的瞬态电磁响应问题。时域电场积分方程法用以计算早期响应,普朗尼方法从早期响应中提取极点,得到后期响应。避免了传统时域积分方程在后期响应求解的不稳定性,提高了瞬态响应求解的效率。以线天线、环天线为例,计算了在高斯脉冲激励下的电流响应。     

复合材料层合板冰雹冲击损伤研究

针对T700/TDE-85型碳纤维增强树脂基复合材料层合板进行了冰雹高速冲击损伤分析研究。采用空气炮试验系统开展了2种不同速度的冰雹冲击层合板试验,对层合板内部损伤进行了超声C扫描无损检测;基于复合材料渐进损伤模型和内聚力模型建立了冰雹冲击复合材料层合板的有限元分析模型,根据冲击试验结果验证了模型的有效性;采用数值模拟分析了铺层方式、冲击速度及冰雹尺寸对层合板冲击损伤的影响规律。研究发现,正交铺层层合板抵抗分层能力较强,准各向同性铺层层合板抵抗变形能力较强,同等冲击能量下小尺寸冰雹更易引发层合板分层损伤。     

金属内衬碳纤维复合材料压力容器壳体的有限元分析

本文依据柔性配方的环氧树脂基(改性环氧树脂)碳纤维复合材料的实验数据,对固体火箭发动机壳体进行有限元分析。首先根据网格理论推导出螺旋向纤维在筒身段缠绕角及缠绕层数的表达式。然后根据推导出的公式计算出相应的参数,并依据计算所得结果设置合理的铺层方案。最后利用ANSYS软件进行建模,并对模型进行有限元分析,从而得到复合材料压力容器随内压的增加,内衬层以及纤维缠绕层应力的变化趋势,并最终得到模型的爆破极限,进而证明了ANSYS软件在复合材料压力容器模拟方面具有实用性与可靠性。     

二维电法测井静电响应

采用纵向数值模式匹配法，得出了轴对称任意二维非均匀媒质的二维静场或稳恒场问题的格林函数；建立了高效率和高精度的数值计算方法。对于各介质区域给出了完整统一的位场公式。应用所建立的理论和高效算法，求解任意的分块非均匀二维问题，无需任何数值积分，全部运算皆为特别宜于计算机编程和模拟的纯矩阵代数运算。在电法测井应用中，得到一条响应剖面的计算效率比二维有限元法提高两个数量级以上。     

两种土工合成材料加筋沥青混凝土路面

土工合成材料加筋沥青混凝土路面结构可以提高其疲劳寿命、抗反射裂缝和抗高温车辙能力，成为沥青路面路用技术性能改善的一个有效途径。通过室内试验系统研究了无加筋层、中间加铺玻纤土工格栅或聚酯玻纤布加筋沥青混凝土的低温抗裂性、高温稳定性和抗疲劳性能。试验结果表明，聚酯玻纤布加筋结构具有较好的低温抗裂性能，而玻纤格栅加筋结构的高温稳定性较好。     

复合电子发光薄膜中非晶二氧化硅层的电流密度计算

给出了一个用来计算复合电子发光薄膜中非晶二氧化硅层的电流密度的动力学模型 ,利用此模型和蒙特卡洛模拟 ,可以得到电子在不同的电场下通过非晶二氧化硅层时所需要的时间 ,然后给出了一些参数的经验值 ,计算得到了与实验基本相一致的理论结果。     

用升降算符计算谐振子任意次幂动量算符的矩阵元

利用谐振子的升降算符及态矢的正交归一性，导出了计算动量算符任意整数次幂＾ＰＫ的矩阵元及平均值的一般公式     

基于RWG法分析考虑互耦的阵列方向特性

RWG(Rao-Wihon-Glisson)三角基函数为基础的矩量法是分析偶极子天线阵列的有效方法.通过求解阻抗矩阵和矩量方程,可分析天线互耦特性.偶极子模型法是将包含2个三角的RWG边元的表面电流分布用具有等效偶极子矩量的无穷小偶极子代替来求解天线辐射场.运用偶极子模型法替代传统的电场积分法来求解阵列方向图,对考虑互耦偶极子阵列的方向图进行了仿真,并对比分析了和理想情况下的差异.同通常的电场积分方程法相比,此方法具有计算简便,物理意义明确,可分析任意形状的天线等特点.     

低阶可约惯量任意符号模式矩阵的刻画

一个n阶实矩阵B的惯量是一个非负三元整数组i(B)=(r,s,t),其中r、s、t分别表示矩阵B的实部为正、负、零的特征值个数(特征值的重数也计算在内)。设A是一个n阶符号模式矩阵,A的惯量i(A)是指由全体与A有相同符号模式的实矩阵的惯量构成的集合。若对于任意满足条件r+s+t=n的非负三元整数组(s,r,t),都有(s,r,t)∈i(A),则称A是惯量任意的。完全刻画了4、5、6阶惯量任意的可约符号模式矩阵。     

波动方程二阶差分方法的研究及在矩形波导中的应用

通过中Ｃ差分法可将电场满足的波动方程化为一组耦合二阶差分公式形式。在所研究的问题仅涉及横向（Ｘ方向）时，此耦合电场二阶差分方程组简化为一非常简洁的形式，即一个单一电场（Ｅ）去耦合二阶差分方程。它具有计算简单，节省计算机内存的特点。文中研究了其稳定条件，空间网格的划分特性和吸收边界条件，并与相应的ＦＤＴＤ方法进行了对比。在研究矩形波导中电感不连续问题中，计算出的数据与已发表的数据吻合得很好。     

圆环上均匀电荷产生的电场

通过圆环上线电荷微元的电场强度与空间任意位置的几何关系,得到圆环上均匀分布的电荷在空间的电场强度。利用Mathematic做了数值计算,并画出电场分布的曲线图。     

分层媒质中的垂直透层天线

讨论了分居煤质中垂直透层天线建立海伦积分方程的一般方法和地面电场及电压的计算方法。给出了地下三层媒质空间中垂直透层天线的积分方程式。对典型的地质参数进行了数值计算，从而得到了十分有益的结论。数值结果与已知的理论结果及实验规律吻合。     

金字塔点阵复合材料结构力学性能分析与优化

金字塔点阵复合材料是一种轻质、高强的新型材料,又具有隔热、隔振和电子屏蔽等多功能可设计性,是极具潜力的先进多功能材料。采用有限元软件ABAQUS建立金字塔点阵结构平压和剪切模型,分析等效平压和剪切性能。进而建立含多层铺层的点阵复合材料力学模型,通过理论值计算其平压模量和剪切模量,用ABAQUS计算等效平压刚度和剪切刚度,得出平压和剪切模量,并与理论解对比验证数值分析的正确性。对于对称铺层的点阵复合材料结构,改变铺层层数、铺层角度,倾斜角等多种几何工艺条件,采用ABAQUS数值分析平压模量和剪切模量,得到相应的优化结果。