隐身与反隐身技术

 隐身和反隐身技术是上世纪70年代以来在军事装备领域中极具挑战性的高技术。隐身是指改变己方武器装备等目标的雷达、红外、激光、可见光和声音等等各种可探测信息特征,从而降低目标被对方探测系统发现概率的各种技术的统称。     

红外隐身材料隐身效果评价方法研究

提出了评价红外隐身材料的隐身效果的红外隐身效率的概念。根据热成像系统的静态性能分析理论和视距估算理论,编制了估算红外隐身材料在不同观测等级下的隐身效率的计算软件,对某种红外隐身材料的隐身效率进行了计算分析,结果表明:采用隐身效率的评价结果与实际试验结果基本一致,隐身效率可以定量地描述隐身材料的隐身效果。     

可见光隐身涂料设计

根据颗粒粒径与波长相比的不同情形，分别用粗粒子理论、细粒子理论和桥理论求得颗粒的 光散射系数和吸收系数，从而得到含颗粒涂料的漫反射率.讨论了涂料参数如黏结剂和颗粒 的光学常数、颗粒粒径和体积比等对漫反射率的影响.并以含钛白粉颗粒的涂料为例，介绍 了可见光隐身涂料的计算机设计方法. 关键词： 非均匀涂料 涂料设计 可见光隐身     

吸波材料研究现状及碳团簇型吸波材料设计

简要介绍了铁氧体吸波材料，手性材料，金属微粉吸波材料，导电高聚物材料，多晶铁纤维材料，纳米材料和智能隐身材料的研究和应用现状。并根据吸波材料工作原理，进行碳团簇型吸波材料实验研究，结果显示，所制样品有很好的吸波性能，在总厚度为2．11mm的情况下，在8．2～12．4GHz频带内，最大反射衰减可达-29dB，有效频宽占总带宽的100％，基本达到实用水平。     

吸波材料研究现状及碳团簇型吸波材料设计

简要介绍了铁氧体吸波材料,手性材料,金属微粉吸波材料,导电高聚物材料,多晶铁纤维材料,纳米材料和智能隐身材料的研究和应用现状.并根据吸波材料工作原理,进行碳团簇型吸波材料实验研究,结果显示,所制样品有很好的吸波性能,在总厚度为2.11 mm的情况下,在8.2～12.4 GHz频带内,最大反射衰减可达-29dB,有效频宽占总带宽的100%,基本达到实用水平.     

基于主动声学超材料的圆柱声隐身斗篷设计研究

基于多层复合材料结构的二维声隐身斗篷设计思想, 利用主动隔膜声学空腔有效密度可以任意控制这一特性, 设计了主动声学超材料下的无限长圆柱声隐身斗篷. 给出了主动隔膜声学空腔单元的声电元件类比模拟电路图和具体的有效密度控制方法. 进行了主动声学超材料声隐身斗篷的结构建模, 并对平面入射波入射下此圆柱隐身斗篷周围声压分布场进行仿真计算. 结果表明, 平面波在一定频率范围内可以毫无阻碍地透过圆柱斗篷, 似乎不存在这种障碍物, 达到声隐身效果. 同时, 计算了主动声材料斗篷下总散射截面随频率变化曲线, 研究了此斗篷隐身效果随频率的变化特性. 本文从主动控制角度探讨实验实现隐身斗篷的技术问题, 有望给声隐身斗篷实验设计提供一条新的技术途径.     

一体化光学透明红外与雷达兼容隐身复合超表面

基于可见光透明材料氧化铟锡(ITO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),采用红外低发射层和雷达吸波层一体化设计的思路,实现了光学透明的红外-雷达兼容隐身复合超表面.该结构由功能层、介质层以及反射背板三部分组成,总厚度仅有1.17 mm.通过在功能层表面蚀刻出ITO图案并优化图案尺寸实现了微...     

等效环路有限差分算法及其在人工复合材料设计中的应用

本文实现了一种新颖的等效环路有限差分算法, 这种算法借鉴传输线算法的思想, 在Yee氏网格中引入等效集总元件, 包括常规介质中的等效串联电感、并联电容和左手材料中的等效并联电感、串联电容等. 良好的物理思想使其可以提供适用色散介质计算的收敛性条件, 更加适合仿真计算频率选择表面和超材料等色散介质. 为了提高其计算效率, 研究了核内加速技术, 这种技术理论上可达到最高4倍的加速, 实际应用中得到2倍左右的加速效果. 使用该算法进行了超材料吸波体结构的设计, 通过单双环电阻加载实现宽带电磁波吸收功能. 隐身天线罩对于实现天线的带外隐身有着重要作用, 利用该算法设计了工作频率为1 GHz, 隐身频带在3 GHz到9 GHz的天线罩. 并与两个加工样品的测量结果进行了比较, 对比的结果验证了算法的正确性. 同时核内加速技术的有效性也通过仿真时间比较得到了验证. 关键词： 等效环路有限差分算法 核内加速 超材料吸波体 隐身天线罩     

碳团簇型雷达隐身涂料环境稳定性研究

平面环状碳团簇是一种特殊的大分子,利用其转动能级跃迁的谱线富集于1～20 GHz的微波区的特性,研究了碳团簇型隐身涂料的吸收性能稳定性及其机械特性,结果表明,该隐身涂料基本满足吸波材料的技术要求,是一种实用型的隐身材料.     

一种用于研究一类球形隐身外壳材料光学特性的坐标变换方法

针对研究一类球形隐身外壳材料光学特性的问题,设计一种基于空间压缩拉伸的坐标变换方式,利用几何光学光线追踪的方法,描绘光线传播的斗篷行为,用以研究隐身材料的光学特性,建立一个二维的变换模型来研究隐身材料:在大圆中存在一个小圆,两圆圆心重合,小圆将大圆内的空间分割成两个部分,等间距的直线穿过模型,分别与两个圆相交。通过坐标变换将圆内的空间进行拉伸,同时将圆外的空间压缩,从而使得光线在隐身材料外壳中发生扭曲实现隐身效果,利用Matlab进行编程模拟作出图像并与实验样条曲线进行对比,根据对比结果修改完善程序并将其拓展到三维情况下。结果表明,这样的坐标变换有利于解释在各向异性材料中某个球形区域内的隐身效应。     

声超常材料与声隐身斗篷

近年来,声超常材料在很多领域有着迅猛的发展.声超常材料属于人工复合结构或复合材料.由于其结构尺度或材料分布的变化周期远小于声波长,声超常材料具有很多天然材料所不具备的声学特性.超常材料最大的优势在于其能够实现对声波以及弹性波的任意调控.其核心思想在于采用尺寸远小于入射波长的人工结构构建出等效参数满足特定分布的复合材料.超常材料最早萌芽于电磁波领域.     

遗传算法设计多层微波吸收材料的结构

本文用遗传算法优化设计多层结构的电磁波吸收材料,通过优化设计和数值计算给出了材料的结构参数,并对优化结果的多种约束条件（总厚度、吸收带宽、反射率大小）进行了加权评估,从而得到了多种介质材料匹配后具有优良吸波特性的吸波材料．     

涂覆型雷达隐身实验室研究方法

阐述了涂覆型雷达隐身的基本原理. 使用基于测量线的波导测量装置测出开路和短路阻抗,可以推算出电容率和磁导率. Fe-Si纳米晶隐身涂层的实验结果表明:厚度为1.2 mm的涂层对微波有较小的反射率和较宽的带宽.     

基于线变换的椭圆柱外隐身斗篷的设计研究

基于线变换方法与互补媒质理论提出了线变换下的椭圆柱外隐身斗篷,并得到了相应外隐身斗篷材料本构参数张量的表达式.根据导出的本构参数张量,利用电磁仿真软件分别对不同长度线段的外斗篷进行了仿真验证,仿真结果证实了所得到的本构参数张量的正确性.这种外斗篷的材料参数只在轴向变化,横向参数为常数,易于用超介质制备.考虑到损耗对隐身效果的影响,得到了引入损耗后的外斗篷磁场分布.最后给出了本构参数的分布.本文的研究为利用超介质制备外隐身斗篷提供了一种新的可行的方法.     

基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计

设计了一种高吸波率、宽入射角、无表面损耗层的超材料吸波体, 并将其用于微带天线的带内雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩.实验结果表明: 设计的吸波体的厚度为0.3 mm, 吸波率达99.9%, 相比普通微带天线, 加载该吸波体后的天线在工作频带内法向RCS减缩都在3 dB以上, 最大减缩16.7 dB, 单站RCS在-30°–+30° 角域、双站RCS在-90°–+90°角域减缩超过3 dB, 且天线辐射性能保持不变. 证实了该吸波体具有良好的吸波效果, 可以应用于微带天线的带内隐身. 关键词： 超材料吸波体 微带天线 雷达散射截面     

一种基于超材料的吸波材料的设计与制备

设计了一种基于超材料的吸波材料,吸波材料由周期性排列的电阻片,基体以及金属背底构成. 采用时域有限差分法(FDTD)计算了吸波材料的反射率,并用遗传算法优化了吸波材料的吸波带宽,得到一种反射率在8-18 GHz小于-10 dB的吸波材料,材料厚度仅为3 mm. 采用手糊工艺制备了空心石英纤维增强环氧树脂基体,丝网印刷制备了电阻片,实现了所设计的吸波材料,测试表明,实验结果和设计结果一致. 关键词： 雷达吸波材料 超材料 频率选择表面 遗传算法     

基于集总元件的低频宽带超材料吸波体设计与实验研究

提出一种基于集总元件的超材料吸波体结构设计, 并进行了理论分析和实验验证. 仿真结果表明, 该吸波体在2.5 GHz到4.46 GHz的低频带内具有吸收率超过95%、半高宽达到70.4%的良好吸收特性. 反演计算得到的等效输入阻抗表明集总元件的加入可以使该结构在较宽的频率范围内有较好的阻抗匹配特性, 介质表面能量损耗分布的模拟计算结果说明能量主要损耗在了集总电阻中, 从而实现低频宽带的吸收特性. 制备了实验样品并用自由空间法进行测试, 测试结果与模拟结果符合得较好. 进一步的实验测试结果表明FR4基板的厚度对该吸波体的吸收特性有明显的调控作用, 且对于固定参数的结构存在最佳匹配厚度. 关键词： 集总元件 超材料吸波体 低频 宽带     

对电磁波极化不敏感超材料吸波体的研究

设计了一个在微波频段对极化不敏感的超材料吸波体。该超材料微观单元由4个互相垂直的电谐振环和短导线构成,这种结构克服了Landy提出的结构对电磁波极化敏感的缺点,对垂直极化和水平极化电磁波都有很好的吸收效果。采用数值仿真方法,在12-180Hz波段提取了这种超材料的S参数,计算了其吸波率。单层超材料吸波体在14GHz处达到吸波峰,吸波率达57．4％;多层组合吸波体在150Hz处吸波率峰值达到87．6％。     

基于超材料的定向传热结构研究与设计

在热斗篷研究的基础上, 提出定向传热结构的研究. 基于变换热力学, 采用坐标斜变换推导了定向传热结构热导率分布的表达式. 数值计算结果表明, 外部热流流经定向传热区域时, 热流向设计的高温面流动, 而设计的低温面温度较低. 此外, 在导出的热导率分布表达式的基础上, 进一步进行坐标旋转变换, 得到的热导率表达式只有相互垂直的两个分量. 计算结果表明, 沿高温面法向的热导率增大时, 传热效率提高, 而且经过坐标旋转变换后, 高温面与低温面的温差增大. 定向传热在红外隐身、热防护领域具有潜在的应用价值.     

基于宽带吸波体的微带天线雷达散射截面缩减设计

利用加载集总电阻的方式设计出一种极化稳定且宽入射角的宽带超材料吸波体(wide-band metamaterial absorber, WBMA), 在平面波垂直入射时, 其吸波半波功率带宽达12.7 GHz, 吸波率大于90%的带宽达10.42 GHz, 峰值吸波率达99.9%. 将其与微带天线共基板共接地板的方式加载, 制备出WBMA微带天线, 实现了天线宽频域内雷达散射截面(radar cross section, RCS)大幅缩减. 仿真与实测结果表明: 将WBMA加载于微带天线后, 天线的前向增益提高了0.53 dB, 整体辐射特性基本保持不变; 在不同极化波下, 天线的工作频带带内和带外等宽频域(6.95-17.91 GHz)内的单站RCS缩减大于3 dB以上, 最大缩减值达21.2 dB; 在天线的中心频点8 GHz处± 48°的宽角域内, 双站RCS缩减效果明显, 很好地实现了天线的宽频域大角度的隐身设计.