孙世宁[1]2014年在《频率选择结构机载天线罩电信设计与实现》文中研究指明频率选择表面(frequency selective surfaces,简称FSS)是指在一种沿一维或二维方向上周期性排布的金属结构,它本身不吸收电磁能量,却能有效控制电磁波的传输和反射特性,实质是一种空间滤波器。其在科学和工程等领域具有重要的应用价值,日益受到国内外研究人员的关注。机载天线罩是机载雷达天线的保护装置,作为飞机机体的一部分,要求维持气动外形、承受飞行载荷、耐受飞行环境,同时作为雷达天线的电磁窗口,要求保证内部天线的正常工作。频率选择结构机载天线罩是在满足上述功能的基础上,通过在指定频段上呈现“全金属”特性,屏蔽内部天线系统的强散射,结合天线罩本身的流线型外形,满足飞机整体的隐身需求。本文对频率选择结构机载天线罩的电信设计与实现技术进行了研究。通过对不同类型频率选择表面(FSS)单元的尺寸、周期排布、层数等多参数下的频响特性的形成机理、频响特性和分析方法开展研究,找到适用于机载天线罩的具有较好的入射角和极化稳定性的FSS单元。开展频选结构天线罩的基本设计要素研究,提出了实现大入射角、恒定带宽和稳定极化的设计准则和抑制栅瓣的方法。针对机载天线罩的流线型外形特性和电性能指标要求,首先对天线罩的入射角分布和极化特性进行分析,通过FSS与介质加载结构的结合方式的研究,确定了双层FSS/A型夹层介质加载结构,选用介电性能和力学性能优良的复合材料,采用基于Floquet模式匹配法的有限元电磁场仿真分析软件对FSS等效平板的频响特性进行了设计仿真优化,并将仿真结果与测试结果进行了比对,两者具有较好的吻合性。采用FEM/PO混合算法软件对频选结构天线罩的通带传输和方向图特性以及阻带截止特性进行了仿真计算,结果表明设计的频选结构天线罩具有优良的通带高传输和低方向图畸变以及阻带高截止特性,在阻带内实现了对天线系统的隐身效果。本文中使用的频选结构天线罩高低频混合算法软件兼顾了计算效率和计算精度要求,具有极高的工程使用价值。本文主要开展以下研究工作：1、研究周期性FSS的分析方法,对不同类型频率选择表面单元的谐振频率、频率响应、带宽特性进行分析比较,找出适合于机载天线罩的FSS单元形式、栅格排布方式和层数等参数；2、开展频率选择结构天线罩基本设计要素研究,提出实现大入射角、恒定带宽和稳定极化的设计准则和抑制栅瓣的方法。3、研究频率选择结构天线罩的设计流程,利用基于有限元法和物理光学法的混合仿真分析方法对频率选择结构天线罩的电性能进行仿真计算。
张璐[2]2001年在《机载天线罩分析和设计的研究》文中研究说明本文针对天线罩工程设计中的实际问题，在传统射线寻迹方法的基础上，引入了处理问题更为灵活有效的射线寻迹-表面积分方法分析系统的辐射特性。同时以此为出发点，提出了一种改进的射线寻迹方法用来计算天线罩中的电小尺寸天线辐射特性，拓展了射线方法的应用范围。这种方法主要是基于射线从天线的中心点辐射，彼此之间并不平行的假设。通过给出该假设下射线场幅度和方向的分布，文中具体计算了平面等角螺旋天线在罩内的远区特性。通过和理论数据的比较，计算结果显示了较好的一致性。文中关于射线方法的另一个扩展就是将计算机辅助几何设计中成熟的NURBS技术引入到天线罩的曲面拟合中。与原有的平面拟合方法相比，显着改善了拟合和计算的精度。使任意复杂形状的天线罩均可以通过射线寻迹-表面积分方法系统的加以分析和计算。 随着射线方法应用范围的不断扩展，天线罩的设计中的最优化问题成为必然的发展趋势。本文针对目前建立在射线寻迹方法基础上的单一平板优化数学模型的局限性，根据射线寻迹-表面积分法的特性，提出了基于天线罩被照射局部的曲面数学模型。同时按照最大最小原理建立了二重优化模型。通过复合形方法求解了与透波系数、瞄准误差和交叉极化相联系的目标函数的优化问题。从而真正意义上实现了对于天线-天线罩系统的一体化最优分析和设计。文中给出具体实例的计算结果显示了较好的性态。
邓金山[3]2015年在《基于新型FSS的复合夹层机载天线罩设计》文中认为天线罩是一类集耐热、耐腐蚀、较高结构强度、良好介电性能、高透波率等特殊指标与一体的精密器件。而加载了频率选择表面(Frequency Selective Surface, FSS)的天线罩,不仅能最大限度的实现天线罩的透波特性,同时能减小雷达散射面积(Radar Cross Section, RCS),实现频率的选择性透过,呈“隐身”特性,因此,其在航空、航天等领域有着广泛的前景。本文对加载频率选择表面的天线罩进行了一定的研究和仿真,并且针对这结构和结果进行了分析和规律总结,具体内容如下：基于容性表面和感性表面的耦合机理,在ku波段提出了一种新型的微型频率选择表面(MEFSS)的设计。该单元克服了传统谐振单元在低频段,单元尺寸过长,单元间介质层过厚的缺点,使周期单元尺寸不受中心谐振波长的限制。对其进行全波仿真并且通过研究不同的几何参数,总结了传输特性规律,结果表明：该设计单元具有微型化、超宽带,角度稳定性和极化稳定性好的特点。在MEFSS的基础上,在其单元间进行集总元件加载,得到了不同加载元件的传输特性规律,对上述结果进行对比研究,结论认为：加载集总电容的方式可以进一步小型化FSS单元尺寸,并且通过调节电容值能够实现通带的控制,实现智能化的频率选择特性。根据实际应用,将MEFSS应用于单层、A夹层和C夹层的天线罩并对其进行仿真分析,得出结论：以上几种加载MEFSS的夹层天线罩都具有最佳厚度并且有通带平顶,插损小的优良特性。建立平面波—天线罩仿真测试系统,提出一种场分析的方法。全波仿真了有限大的平面和柱面FSS天线罩,并且和无限大仿真结果进行对比,结论证明：场分析方法的是可行和有一定的实践指导意义的。
王迪, 郝琳召, 杨斌[4]2018年在《机载天线罩的强度及模态分析》文中指出针对某型飞机改装需求设计了机载天线罩,运用Catia建立结构的叁维模型,利用Hyper Mesh建立有限元模型,基于Nastran对其进行仿真分析,并对天线罩的强度及振动特性进行了分析计算。结果表明,设计的天线罩结构强度、刚度满足要求,且不会与原机结构发生共振,为天线罩结构改装设计提供了参考。
史维光[5]2014年在《X和Ka波段机载天线罩的分析与设计》文中研究指明天线罩广泛应用于无线电各个领域,经过几十年的发展,天线罩从结构材料,形状等方面得到不断发展。分析天线罩的方法主要有:高频算法、低频算法,以及高低频结合算法。本课题的主要研究目标:电大尺寸(1568mm×935mm×557mm)、双频段天线罩,对其电性能的设计分析提供准确的仿真工具。经研究分析,本文采用两种高频分析方法:射线追踪法(RT)和口径积分-表面积分法(AISI),并完成了相关计算程序的编写。首先,采用等效电路法分析多层介质平板的透射、反射系数,并结合CST软件仿真,验证了分析方法的正确性。对于外形结构复杂的天线罩,通常难以用解析函数拟合,采用ANSYS软件对天线罩模型剖分成诸多叁角形小面元。近似每一个叁角形面元为平板,采用等效平板理论分析其电性能。针对采用俯仰、方位双轴扫描的天线,本文详细分析了其与罩的相对位置关系。其次,本文通过对比分析RT和AISI两种方法的计算结果与CST仿真结果,验证所编程序的正确性。对比算例包括:在单频段X波段,理想源天线和平板缝隙天线在带有A夹层天线罩情况下,对比分析了程序计算结果和仿真结果在不同扫描状态下的远区方向图;在双频段X和Ka波段,对理想源阵列在A夹层天线罩情况下,算法和仿真结果进行了对比分析。结果表明:RT算法、AISI算法结果都和CST仿真结果吻合较好;带罩阵列天线金属面的反射对远场方向图的透波率,和副瓣电平都有一定影响;对RT算法与AISI算法比较,RT算法的速度快于AISI算法,但精度低于AISI算法。与CST仿真软件相比,RT算法和AISI算法可以分析和设计大尺寸、结构复杂的天线罩。最后,对天线罩模型进行了加工,并对其进行测试,并且对平板缝隙阵列天线有无天线罩的远场方向图进行了对比分析。其中,透波率,副瓣电平抬高等指标基本满足合作单位的要求。同时,根据实际测量的近场数据代入AISI算法计算的远场方向图与实测远场方向图进行了对比,两者吻合较好,充分验证的算法的正确性。
沈利新, 严晓娟[6]2011年在《机载天线罩的低成本研制》文中研究表明本文通过对某翼型机载天线罩电性、工艺、材料优化设计与分析,罩壁采用了性价比高的无碱玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料,成型工艺采用了抽真空灌注成型加热固化工艺,为翼型机载天线罩及相关制品摸索出一条性价比优异的低成本研制方案。
刘梦媛, 孟超, 温磊, 白树成[7]2013年在《A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能》文中研究说明研究了以NH-1-2.75-72Nomex蜂窝为芯层、SW-110A/5258高温固化环氧树脂玻璃布预浸料为蒙皮材料的A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能。A型蜂窝夹层结构平板采用热压罐一次固化成型。测试了A型蜂窝夹层结构平板的弯曲、侧压、拉剪及滚筒剥离性能。结果表明:A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能满足耐高温机载天线罩和卫星整流罩的设计要求。
费莲, 吴敬凯, 孙明琦, 梁震涛[8]2014年在《基于Laminate Tools的机载天线罩力学仿真和优化设计》文中提出由于优异的物理力学性能和可设计性,复合材料在雷达天线罩中得到了广泛应用。文中基于Laminate Tools软件对某机载雷达天线罩的复合材料结构进行了有限元建模、力学仿真及可视化检查,并结合初步分析结果对结构进行了减重优化,探讨了复合材料结构设计、分析、制造一体化的可行性。结果表明,结合通用软件Patran/Nastran,可方便地实现复合材料铺层、叁维和褶皱显示、力学计算、失效分析及展平图输出等一系列功能,为复合材料的一体化设计提供了流程参考。
薛彦[9]2012年在《机载雷达天线罩的设计与制作》文中提出选择某一机载雷达天线罩,根据其外形尺寸进行厚度设计,使用HFSS仿真软件对所得的天线罩进行电磁仿真。天线罩使用玻璃纤维增强环氧树脂作为主要材料,为控制天线罩的厚度等尺寸精度,采用RTM成型工艺进行天线罩的制作,设计与制作合格的天线罩。
王永志, 向锦武[10]2006年在《复合材料机载天线罩有限元内力计算和屈曲稳定性分析》文中认为本文用有限元法计算了复合材料机载天线罩的内力,并对其进行了稳定性分析,得到了均布载荷作用下天线罩的内力和稳定性临界载荷及屈曲模态。文中选用轴对称截锥单元来离散天线罩,在应变向量阵中引入了横向剪切应变,从而考虑了剪切影响。为了避免剪切自锁,刚度的计算采用一点高斯积分法,几何刚度的推导采用Stricklin法。最终将稳定性问题归结为特征值问题。数值算例表明,对于复合材料旋转壳,横向剪切变形使其临界载荷降低;天线罩内力较大的区域集中在头部附近,失稳发生在根部附近,增加根部的厚度可改善天线罩的稳定性。
参考文献：
[1]. 频率选择结构机载天线罩电信设计与实现[D]. 孙世宁. 山东大学. 2014
[2]. 机载天线罩分析和设计的研究[D]. 张璐. 西北工业大学. 2001
[3]. 基于新型FSS的复合夹层机载天线罩设计[D]. 邓金山. 沈阳航空航天大学. 2015
[4]. 机载天线罩的强度及模态分析[J]. 王迪, 郝琳召, 杨斌. 机械工程师. 2018
[5]. X和Ka波段机载天线罩的分析与设计[D]. 史维光. 电子科技大学. 2014
[6]. 机载天线罩的低成本研制[C]. 沈利新, 严晓娟. 2011年商用飞机复合材料应用国际论坛会议论文集. 2011
[7]. A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能[J]. 刘梦媛, 孟超, 温磊, 白树成. 宇航材料工艺. 2013
[8]. 基于Laminate Tools的机载天线罩力学仿真和优化设计[J]. 费莲, 吴敬凯, 孙明琦, 梁震涛. 电子机械工程. 2014
[9]. 机载雷达天线罩的设计与制作[J]. 薛彦. 硅谷. 2012
[10]. 复合材料机载天线罩有限元内力计算和屈曲稳定性分析[J]. 王永志, 向锦武. 强度与环境. 2006
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