飛行器格柵結構電磁特性分析*

王一珺,艾俊強,崔 力,張維仁

(航空工業第一飛機設計研究院,西安 710089)

0 引 言

通風冷卻系統進排氣結構具有典型的腔體散射特征,常位于機身表面,也是飛行器主要散射源之一[1]。隱身性能是現代作戰飛機的重要設計要求之一,目前有多種手段縮減腔體結構的電磁散射,在腔體前加裝格柵也是主要措施之一。例如,RQ170無人機和F-117飛機在進氣道進口加裝格柵,利用格柵屏蔽絕大部分雷達波,使其無法進入進氣道腔體。

文獻[2-3]采用多層快速多極子方法分析了格柵結構典型幾何參數的變化對電磁散射特性的影響,并開展實驗進行了初步驗證,但其計算量較大,僅適合有限頻點的仿真分析。文獻[4]從電磁屏蔽與波導傳輸理論的角度解釋了格柵的電磁屏蔽原理,并基于多層快速多極子法對非均勻矩形格柵進行了設計研究,該方法計算精準度高但研究周期較長。另一方面,對于波在周期結構中的傳播,前人已經進行了充分的研究及成熟的理論成果轉化,文獻[5-8]利用Floquet定理,將研究對象由周期特性的格柵結構簡化為一個格柵單元。

本文采用波導傳輸理論闡明格柵的電磁場屏蔽功能,通過5組格柵單元設計參數描述均勻菱形格柵特征,利用Floquet定理快速對不同參數組合模型寬頻帶(0.3～18 GHz)進行仿真計算和極化分析,定義可屏蔽帶寬占比直觀表征均勻格柵的隱身效果。此外,在規律總結與參數優選的基礎上,建立加裝優化參數格柵的進氣腔體模型,并設計低散射載體,采用多層快速多極子法進行散射特性仿真,驗證變參數規律及格柵對腔體散射屏蔽的有效性。……