基于电磁理论的隐身与探测技术研究

论文摘要

隐身技术是改变武器装备、平台等目标的可探测信号特征,使敌方探测系统难以发现或发现距离缩短的综合技术,是武器装备现代化和军事变革的重要标志之一,将给未来世界军事斗争和战争模式带来重大变革。腐蚀与裂纹等缺陷影响飞机的隐身性能和飞行安全,因此缺陷探测在航空领域十分重要。本论文应用周期性几何结构研究了新的隐身超电磁材料,探索拓展隐身频带宽度的可控隐身技术,即主动隐身技术。从电磁学的角度,研究了缺陷电磁探测问题和缺陷对隐身性能的影响;提出了利用可控超电磁结构技术来实现隐身的技术途径,将微型化的超电磁材料与电磁“滑变”理论相结合,将很可能突破传统的隐身理念,实现宽频带、多方位隐身。本文的主要内容为:1.详细论述了国内外隐身技术与武器装备的状况,研究了隐身、反隐身技术的发展趋势,表明超电磁可控材料、多频谱隐身材料和智能型隐身材料将成为电磁隐身的最主要的发展方向。2.详细研究了周期性几何结构与超电磁材料的电磁特性。基于电磁波反射、透射、正（负）折射理论,构造并研究了新型吸波材料与结构（铁氧体衬底-手征性材料、超电磁材料、卡西尼卵形截面结构）的电磁特性,得出通过控制超电磁材料结构可以扩展现有隐身技术的隐身手段。3.研究腐蚀与裂纹缺陷的探测和缺陷对隐身性能的影响,探索了缺陷的电磁原位探测新技术,应用交变电磁场方法原位探测了飞机发动机的叶片裂纹。并研究了早期预测突变断裂的可行性。4.突出了射频与无线电管理在隐身技术中的重要性,阐述了发展隐身战术、程序开发以及电子对抗等主动隐身技术。研究了隐身技术的不足与反隐身的可行性,以及利用天基雷达探测隐身目标等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 隐身技术的发展过程
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 国外隐身装备技术状况
• 1.3.1 隐身飞机
• 1.3.2 隐身舰艇
• 1.3.3 隐身巡航导弹
• 1.3.4 隐身战车
• 1.4 缺陷电磁探测现状与发展
• 第二章 雷达散射截面（RCS）与隐身、反隐身技术
• 2.1 雷达散射截面和分析方法
• 2.1.1 雷达散射截面与雷达方程
• 2.1.2 雷达散射截面RCS减缩的作用
• 2.1.3 雷达截面的频率特性
• 2.1.4 雷达散射截面分析方法
• 2.2 “滑变”电磁隐身与隐身技术的发展方向
• 2.2.1 采用电磁波“滑变”隐身理论
• 2.2.2 探索其它隐身机理
• 2.2.3 材料技术
• 2.2.4 电磁射频、无线电管理技术与隐身战术和程序
• 2.3 探测隐身目标的技术与平台
• 2.3.1 隐身技术的缺陷与反隐身技术的可行性
• 2.3.2 探测隐身目标的技术和系统
• 2.4 反隐身技术的发展方向
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于周期结构的隐身技术研究
• 3.1 频率选择表面技术
• 3.1.1 频率选择表面的分析方法
• 3.1.2 频率选择表面单元与电磁特性
• 3.2 圆环孔FSS单元结构与散射场分析
• 3.3 有源频率选择表面反射特性的分析
• 3.5 铁氧体衬底—手征性材料的电磁波传播特性
• 3.6 应用周期性几何结构的Metamaterial材料电磁特性
• 3.6.1 Metamaterial与结构的实现
• 3.6.2 SRRs电磁谐振与负磁导率材料的微波反射行为
• 3.6.3 周期排列杆与负介电常数的反射特性
• 3.6.4 左手材料样品与微波特性
• 3.7 本章小结
• 第四章 隐身性能、腐蚀缺陷与裂纹探测
• 4.1 缺陷对隐身性能的影响
• 4.1.1 脱粘缺陷
• 4.1.2 裂纹缺陷
• 4.2 腐蚀缺陷与探测
• 4.2.1 腐蚀机理
• 4.2.2 腐蚀缺陷探测
• 4.3 裂纹电磁探测
• 4.3.1 磁光/涡流成像
• 4.3.2 磁记忆探测
• 4.3.3 涡流探伤
• 4.3.4 交变磁场非接触式原位探测飞机发动机叶片裂纹
• 4.4 本章小结
• 第五章 电磁原位探测缺陷
• 5.1 概述
• 5.2 电磁原位无损探测方法与作用
• 5.3 电磁原位缺陷无损探测技术
• 5.4 某型飞机前起落架上筒焊缝电磁探测工艺
• 5.5 预报航空件突变断裂
• 5.5.1 疲劳断裂
• 5.5.2 理论研究结果
• 5.5.3 测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文研究总结
• 6.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻博期间取得的研究成果