三维椭球隐身条件的严格推导及其隐身特性验证

基于坐标变换理论,提出并推导了任意轴比下三维椭球的隐身条件,得到了相应隐身罩材料本构参数张量的通解表达式.根据导出的本构参数张量,利用电磁仿真软件分别对不同轴比的三个典型算例进行仿真验证.仿真结果证实了所导出的本构参数张量的正确性.这些分析结果为隐身物理机理的进一步理解,以及三维隐身罩的设计奠定了更充分的理论基础.     

正N边形柱的隐身条件的严格推导及其隐身特性验证

基于坐标变换理论,提出并推导了正N边形柱的隐身条件,并得到了相应隐身罩材料本构参数张量的通解表达式. 根据导出的本构参数张量,利用电磁仿真软件分别对N取不同值时的三个典型算例进行仿真验证. 仿真结果证实了所得到的本构参数张量的正确性. 考虑到损耗对于隐身效果的影响分析,这些分析结果为隐身物理机理的进一步理解,以及降低对称度隐身罩的设计奠定了理论基础.     

正N边形柱的隐身条件的严格推导及其隐身特性验证

基于坐标变换理论,提出并推导了正N边形柱的隐身条件,并得到了相应隐身罩材料本构参数张量的通解表达式. 根据导出的本构参数张量,利用电磁仿真软件分别对N取不同值时的三个典型算例进行仿真验证. 仿真结果证实了所得到的本构参数张量的正确性. 考虑到损耗对于隐身效果的影响分析,这些分析结果为隐身物理机理的进一步理解,以及降低对称度隐身罩的设计奠定了理论基础. 关键词： 坐标变换 非均匀各向异性介质 本构参数张量 隐身     

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。     

多面体模具角参数自动测量方法的研究

多平面冷反光镜模具质量的好坏直接影响着出射光束照度的均匀度和出射光束的定向性，目前使用的检测方法存在测量过程繁琐费时，测量精度低等缺点。本文介绍了一种利用ＣＣＤ线阵光电探测器研制的多面体模具角参数自动测量系统。该装置采用光学方法，将待测的几何参数——两相邻平面间夹角α转化为测量该两平面反射光聚焦光斑的距离，然后用ＣＣＤ图像数据采集系统处理数据。使整个系统简单、紧凑，适用范围广，对不能接触测量或因面形太小或因形状复杂而难以测量的平面夹角均可进行测量。本文亦讨论了实验数据处理，并根据实际情况，采用重心法计算光斑中心位置，使测量精度有了很大提高。最后给出了利用该系统测量的结果。     

自适应红外隐身系统的背景投影误差分析

通过观察点、目标以及背景之间的透视投影关系,建立了目标与遮挡背景之间的空间对应模型,得到了模型中的视点坐标和距离参数的背景投影误差方程,并利用蒙特卡罗统计方法对旋转角度参数进行误差分析.实验结果表明:各参数误差与像素偏差之间呈线性关系,在不同初始条件下,视点坐标和距离参数的误差对像素偏差的影响是不同的;由视点X、Y坐标误差引起的像素偏差远大于视点Z坐标或距离参数的误差,俯仰角与偏航角误差引起的像素偏差远大于由滚动角引起的偏差.     

基于高吸水/保水材料的红外隐身复合材料的可行性研究及效能评价

根据战场条件及红外材料的性能要求,在研究高吸水/保水材料特性的基础上对开发基于高吸水/保水材料的红外隐身复合材料的可行性进行研究分析,提出以高吸水/保水材料为基底的红外隐身复合材料的两种设计方案并制备出该红外隐身复合材料样板.通过对其进行红外效果评价,结果表明,该材料若作为军事目标的表面材料能有效改变目标的红外辐射特性...     

蛋白石型光子晶体红外隐身材料的制备

基于光子晶体的红外隐身材料,主要采取一维层层堆叠结构和三维木堆结构等来实现对红外波段电磁波辐射性能的调控.本文报道了一种操作简易、成本低廉的光子晶体红外隐身材料制备方法.通过优化的垂直沉积法,微米级SiO_2胶体微球自组装成高质量的蛋白石型光子晶体结构.对SiO_2胶体微球进行优选,成功制备了禁带位于2.8—3.5μm,8.0—10.0μm的SiO_2胶体晶体蛋白石型光子晶体材料.该材料可改变目标相应波段的红外辐射特征,具有目标红外波段的隐身效果.     

雷达／红外兼容性隐身材料的研究进展及发展方向

随着现代高科技的飞速发展和各种侦察手段水平的不断提高，各种新型探测系统和精确制导武器的相继问世，使得未来战场上的各种武器装备面临着来自于敌方陆、海、空、天四维的全方位、全天候、多方式、高精度的侦察和窥视的威胁，与之对抗的隐身兵器重要性与日俱增，从而促使隐身技术得以快速发展，也使得隐身技术在现代信息战中具有十分重要的地位和作用．     

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.     

二维椭圆形散射转移斗篷的设计研究

基于变换光学理论设计了椭圆形散射转移斗篷,并推导了相应的本构参数张量表达式,根据得到的本构参数,利用基于有限元算法的软件分别对椭圆形介质柱、导体柱进行了全波仿真验证.仿真结果证实了所得本构参数的正确性,验证了散射转移斗篷可以模拟任意物体,包括介质、导体的幻象,这些结果为设计隐身斗篷提供了一种新的理论途径.     

Design of square-shaped heat flux cloaks and concentrators using method of coordinate transformation

A square-shaped heat flux cloak and a square-shaped heat flux concentrator have been designed theoretically according to the invariance symmetry of steady state thermal conductive equation. The direction of heat flux in these devices can be modulated as desired. Using the method of coordinate transformation, the inhomogeneous and anisotropic thermal conductivity in the transformation region have been acquired. Two-dimensional finite element simulations were performed to confirm the theoretical results.     

一种有场旋转和集中功能的新型多功能电磁器件的设计与研究

基于变换光学理论设计了一种新型的多功能电磁器件—旋转集中器.它以特殊的方式引导电磁波使其传播方向在器件核心区发生指定角度的旋转,并同时实现电磁场能量向该核心区的集中.针对提出的三种等效的旋转集中器结构,分别推导了相应的本构参数表达式,并利用有限元软件对三种结构分别进行了全波仿真.仿真结果验证了本构参数表达式的正确性.这三种不同的结构中,前两种结构由三层介质构成,后一种简化为两层介质.对于给定的任意旋转角度和能量集中率,三种结构可以使电磁场发生等效的传播方向旋转和能量集中两种效果.这些结果有助于对旋转器和集中器机理的进一步理解,并为复合功能器件的设计奠定了更充分的理论基础.本文提出的旋转集中器在设计高效率接收天线和特殊电路封装互联器件等方面都有潜在的应用前景.     

Design of electromagnetic cloaks and concentrators using form-invariant coordinate transformations of Maxwell’s equations

The technique of applying form-invariant, spatial coordinate transformations of Maxwell’s equations can facilitate the design of structures with unique electromagnetic or optical functionality. Here, we illustrate the transformation-optical approach in the designs of a square electromagnetic cloak and an omni-directional electromagnetic field concentrator. The transformation equations are described and the functionality of the devices is numerically confirmed by two-dimensional finite element simulations. The two devices presented demonstrate that the transformation optic approach leads to the specification of complex, anisotropic and inhomogeneous materials with well directed and distinct electromagnetic behavior.     

基于变换热力学的三维任意形状热斗篷设计

在变换热力学的基础上,通过坐标变换的方法,推导出三维任意形状热斗篷导热系数的通解表达式,并进行了全波仿真验证.结果表明:热流均能绕过保护区域流出,保护区域的温度保持不变,而且热斗篷外的温度场并没有破坏,具有很好的热保护和热隐身的效果.这一方法把变换热力学从二维拓展到三维,具有普遍的适用性.同时,这种技术为热流流动路径和目标温度场的控制奠定了理论基础,在微芯片、电动机的保护以及目标热隐身上有潜在应用.     

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.     

Physical bounds on electromagnetic invisibility and the potential of superconducting cloaks

The possibility of suppressing the scattering cross section of an object is subject to fundamental physical bounds imposed by causality and passivity. Global cloaking limitations have been recently derived, which imply that any linear, causal and passive cloak necessarily increases the global scattering, integrated over the whole electromagnetic spectrum, compared to the uncloaked object. Here, we expand on this topic, discussing in detail an interesting exception to this limit represented by cloaks with static diamagnetism. In this context, we explore the potential of superconducting materials to realize global and local reduction of the scattering cross section. The concepts of plasmonic and mantle cloaking are extended to superconductors, realizing strong and tunable invisibility, with some unique properties stemming from the peculiar electrodynamics of superconductors. We conclude by qualitatively discussing a possible method to derive more stringent local bounds on cloaking.     

电磁脉冲模拟器电磁场计算

 利用电磁场张量法计算了平行板电磁脉冲模拟器内的电磁场并推导了其时域解析表达式。按照模拟器的平行板段和前后三角板的结构将平板近似为线网格。场的幅值由各线段元的不同滞后时间叠加来确定,其方向由线段元和场点的单位矢量经简单矢量运算来确定。计算结果表明：平行板段内的场具有横电磁分布特性,而靠近三角板处由于各线段元的非对称性贡献将使场出现其它分量。通过对模拟器的电场测量值与理论计算值相比较可知,两者大致相同。