地面目标宽频吸波夹层复合材料电磁仿真与工艺设计开题报告

全文总字数：3876字

1. 研究目的与意义（文献综述）

高隐身性能是新一代武器装备的标志性特征，已成为世界各国新研装备的最重要指标，在各种探测技术中，雷达探测技术是最主要最普遍的探测手段。随着雷达探测技术的快速发展，现代雷达系统可对探测目标实现宽频覆盖，极大地削弱了在役武器装备的生存、突防能力，因此武器装备对宽频吸波复合材料的需求越来越迫切。

频率选择表面(frequency selective surface, fss)是一种由谐振单元按照二维周期性排列构成的单层或多层的平面或立体结构，对电磁波具有频率选择特性。其单元分为周期性金属贴片和周期性孔径两种类型。fss基本单元形状有偶极子、耶路撒冷、十字、方环等，fss与滤波器的特性非常相似，有高通、低通、带通、带阻特性。由于具有良好的滤波特性，fss在微波、毫米波、红外直至光波的各个频段得到了广泛的应用，在军事和民用方面都受到了极大的关注。频率选择表面的应用十分广泛，尤其随着隐身技术的发展，将频率选择表面与吸波材料相结合，可以更方便地实现阻抗匹配条件从而改善吸波材料的吸波效能。因此这种复合使用逐渐成为一种具有前景的研究方向。

经研究发现，不加频率选择表面的传统吸波材料若想在宽带取得良好的吸收效果,就需要较大的厚度和面密度,而导致其应用范围受限。但引入频率选择表面，就能够增强复合吸波结构的吸收频带,并有效减薄吸波结构的厚度。有研究经过模拟仿真,发现无频率选择表面的复合吸波材料,在同等条件下,虽然峰值吸收率较大,但在12ghz以上吸波性能快速恶化,难以满足宽带吸波的要求。同时，合理设计频率选择表面的位置，也可以达到良好的吸收效果。2017年,gill等人设计了一种磁性材料上层附加频率选择表面的周期性复合吸波体,在 2 g~8 ghz 频率范围内展现了良好的吸波特性。但是在这种结构的复合吸波体中,仅磁性材料的厚度就达到 4 mm,不能满足“薄、轻”的应用要求。随后有人提出一种在两层磁性材料之间嵌入频率选择表面的复合吸波体,经过模拟仿真,结构整体厚度仅为 2 mm,在2ghz 处即可达到-5.5db反射率,在3.4g~9 ghz频段反射率为-10db,在9g~18ghz频段依旧达到约-8db以下反射率。因此,含频率选择表面的复合吸波体具有吸收频带宽的优势,在当今宽频吸波复合材料需求愈加迫切的情况下，具有着广泛的应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：在雷达探测发展越来越迅速、隐身材料需求越来越大的情况下，对于宽频吸波材料的研究也越来越急迫，本工作即旨在通过查阅文献和手册以及仿真设计，选择合适的原材料和配比，优化吸波复合材料的电磁参数，合理设计fss的表面结构，选择合适的吸波复合材料夹层结构，以及设计fss与吸波复合材料的组合结构，最终提供一种宽频夹层吸波复合材料的设计方法，使其能在更宽的频率范围内拥有优良的吸波性能，原则上可以满足地面目标所需的隐身防护效果。

目标：采用fss表面和吸波复合材料（吸波复合材料可以是整体，也可以是吸波单元整列）结合，最终使设计的宽频夹层吸波复合材料在1~40ghz范围内反射损耗不低于-10db，且复合材料结构的厚度不高于25mm。

拟采用的技术方案及措施：在明白所需设计吸波复合材料相关知识的基础上，先通过hfss对要设计的目标结构进行模型设计，选择合适的模型后进行参数调整，辅以origin等软件完善绘图等数据分析工作，优化电磁性能以达到预设目标，使所设计的宽频夹层吸波复合材料满足电磁性能要求，再通过查询相关参数和工艺指标等，完成对于所设计的宽频夹层吸波复合材料的工艺设计。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案，完成matlab、hfss等软件的熟悉使用。

第8-10周：完成地面目标宽频吸波夹层复合材料电磁仿真。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]礼嵩明，吴思保，院伟，鹿海军.宽频蜂窝夹层结构吸波复合材料设计方法研究.玻璃钢/复合材料,2019(7):92-97.

[2]赵宏杰，嵇培军，胡本慧，赵亮.蜂窝夹层复合材料的吸波性能.宇航材料工艺,2010(2):72-76.

[3]李娟，邓京兰，王继辉. 聚氨酯泡沫夹层复合材料的制备及其吸波性能研究.高科技纤维与应用,2010,35(2):19-22.