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芳纶纤维对CFRP层合板的雷电防护效应
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作者 张铁纯 夏安 +3 位作者 孙斌 张波 司晓亮 黄业园 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期71-77,共7页
芳纶纤维具有良好的电热绝缘性和阻燃特性,本文利用芳纶纤维织物作为金属铜网和碳纤维复合材料层合板之间的隔离层,制备了无芳纶纤维、单层芳纶纤维和双层芳纶纤维三种结构复合材料层合板,通过雷电试验、建立电-热耦合模型以及无损超声... 芳纶纤维具有良好的电热绝缘性和阻燃特性,本文利用芳纶纤维织物作为金属铜网和碳纤维复合材料层合板之间的隔离层,制备了无芳纶纤维、单层芳纶纤维和双层芳纶纤维三种结构复合材料层合板,通过雷电试验、建立电-热耦合模型以及无损超声C扫描技术方法,分析了含芳纶纤维的复合材料层合板在雷电流C波和D波作用下的雷电防护效果以及芳纶纤维厚度对复合材料层合板雷电防护效率的影响,讨论了芳纶纤维织物作为隔离层的雷电防护机制。研究结果表明:在雷电流C波和D波作用下,与无芳纶纤维相比,单层芳纶纤维复合材料层合板的第一层碳纤维面积损伤分别减小了69.1%和78.9%,深度损伤分别减小了72.2%和68.8%;双层芳纶纤维的碳纤维层合板均无雷击损伤。这证明芳纶纤维能够抵御电流厚度方向流入,大幅减小了CFRP层合板的电流密度和雷击烧蚀损伤。此研究可为CFRP层合板雷电防护结构设计提供有力支撑。 展开更多
关键词 芳纶纤维 CFRP层合板 雷击损伤 雷电防护
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碳纤维复合材料雷击损伤及防护试验与仿真研究
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作者 李渔 司晓亮 +2 位作者 黄业园 李志宝 段泽民 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期68-73,81,共7页
为研究不同防护方式下的碳纤维复合材料层合板雷击损伤特性,对无防护、喷涂铝层防护、铜网防护的三种碳纤维复合材料层合板进行了雷击仿真与试验研究。在有限元仿真软件中建立三种层合板模型,统一施加A+B+C∗组合波形雷电流,分析了不同... 为研究不同防护方式下的碳纤维复合材料层合板雷击损伤特性,对无防护、喷涂铝层防护、铜网防护的三种碳纤维复合材料层合板进行了雷击仿真与试验研究。在有限元仿真软件中建立三种层合板模型,统一施加A+B+C∗组合波形雷电流,分析了不同防护方式下层合板的损伤特性,同时还对不同特征参数的铜网的防护效果进行了评估。仿真与试验结果表明:无防护层合板损伤与其铺层方向相关,喷涂铝层防护层合板损伤形状近似为圆形,铜网防护层合板损伤形状近似为椭圆;喷涂铝层与铜网均有效减小了层合板的损伤面积与损伤深度;铜网防护层合板损伤面积与损伤深度随铜网梗宽的增大而减小。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 防护方式 电热耦合 损伤面积 损伤深度
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电大涂覆目标SBR算法与MPI并行加速技术
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作者 吴扬 王思凡 +5 位作者 申子昂 贾浩文 祝强强 徐若锋 郭卿超 赵雷 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期407-414,共8页
为满足涂覆雷达吸波材料(radar absorbing material,RAM)的复杂目标电磁散射快速计算需求,提出了一种基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)的高效计算方法。该方法利用广义传播矩阵法理论推导了金属衬底多层介质的反射系数,并... 为满足涂覆雷达吸波材料(radar absorbing material,RAM)的复杂目标电磁散射快速计算需求,提出了一种基于弹跳射线(shooting and bouncing ray,SBR)的高效计算方法。该方法利用广义传播矩阵法理论推导了金属衬底多层介质的反射系数,并将其与SBR法耦合,精确计算了多层介质涂覆目标的雷达散射截面(radar cross section,RCS);为进一步提高计算效率,采用基于CPU平台的MPI并行加速技术,实现了SBR算法的高效并行。数值结果表明:所计算的二面角反射器模型和舰船模型RCS结果与商业软件FEKO结果之间吻合良好,其中二面角反射器的均方根误差小于3 dBsm;针对电大涂覆飞行器目标,各计算进程的并行效率均达到80%以上。该方法有效解决了电大涂覆目标电磁散射计算的精度和速度,为电大复杂目标隐身性能的评估计算提供了高效的解决方案。 展开更多
关键词 弹跳射线(SBR)法 广义传播矩阵法 MPI并行 雷达散射截面(RCS) 雷达吸波材料(RAM)
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基于CPU-GPU协同的迭代物理光学并行算法研究
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作者 曹倩 周远国 +1 位作者 任强 王焱 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期427-438,共12页
随着雷达技术与无人驾驶的结合,电磁仿真在无人驾驶领域得到了广泛应用。当利用迭代物理光学(iterative physical optics,IPO)法求解电大散射体雷达散射截面(radar cross section,RCS)时,未知量数目比较大,导致占用内存和计算耗时非常... 随着雷达技术与无人驾驶的结合,电磁仿真在无人驾驶领域得到了广泛应用。当利用迭代物理光学(iterative physical optics,IPO)法求解电大散射体雷达散射截面(radar cross section,RCS)时,未知量数目比较大,导致占用内存和计算耗时非常大。为解决该问题,本文引入参数空间技术优化IPO算法,提高了电大尺寸RCS的计算效率,并引入计算统一设备架构(compute unified device architecture,CUDA)技术,在中央处理器(central processing unit,CPU)与图形处理器(graphics processing unit,GPU)协同平台上实现了电大尺寸目标RCS的并行计算。与商业软件FEKO比对,在NVIDIA GeForce RTX 3050显卡上获得了224.35的加速比。实例结果展示了基于CPU-GPU协同的IPO算法并行计算的可行性与高效性,可以用来解决目前只能在高性能计算机或计算机集群上解决的电大尺寸目标散射问题。 展开更多
关键词 迭代物理光学法(IPO) 参数空间技术 CPU-GPU协同 并行加速 雷达散射截面(RCS)
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单发多收协同雷达低截获概率探测的接收机队列设计
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作者 田晨 管洋阳 +1 位作者 戴春亮 毛宇 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第7期2176-2184,共9页
为了优化单发多收协同雷达(single-transmitter multi-receiver cooperative radar,SMCR)探测系统的低截获概率(low probability of interception,LPI),利用SMCR目标探测的截获因子构造优化目标函数。首先,在二维平面上描述SMCR目标探... 为了优化单发多收协同雷达(single-transmitter multi-receiver cooperative radar,SMCR)探测系统的低截获概率(low probability of interception,LPI),利用SMCR目标探测的截获因子构造优化目标函数。首先,在二维平面上描述SMCR目标探测场景,分析探测区域内接收机队列的接收增益及其近似估计方法。然后,针对目标位置先验已知情况,建立SMCR系统的接收机队列优化模型,分析模型解集。最后,针对目标搜索区域先验已知情况,从多个维度仿真分析接收机队列的LPI特性。仿真结果表明,针对目标位置或目标搜索区域先验已知的SMCR探测场景,接收机队列的队形设计有利于改善系统的LPI性能。针对目标位置已知的实测数据定性说明了所提方法仿真结果的合理性。 展开更多
关键词 雷达 协同探测 低截获概率
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航空电磁超材料研究进展及发展建议
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作者 景致 张健 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期44-51,共8页
电磁超材料是由亚波长微结构周期排列而成的人工复合材料,对电磁波有很强的传导调控作用或吸收作用,在航空武器装备隐身设计领域被广泛研究。本文首先介绍了电磁超材料的概念,综述了电磁调控型超材料、电磁吸收型超材料、主动可调型超... 电磁超材料是由亚波长微结构周期排列而成的人工复合材料,对电磁波有很强的传导调控作用或吸收作用,在航空武器装备隐身设计领域被广泛研究。本文首先介绍了电磁超材料的概念,综述了电磁调控型超材料、电磁吸收型超材料、主动可调型超材料和智能超材料的最新研究进展;然后介绍了航空电磁偏折超材料、电磁吸收超材料和频率选择超材料的隐身机理及应用研究现状,分析认为隐身机理丰富和可设计性强是电磁超材料有别于传统吸波材料的主要优势。从拓展吸波频谱、增强吸波性能、吸波智能可调三方面对电磁超材料提出发展建议,包括吸波频谱进一步向红外、激光、紫外波段拓展,宽频吸波性能进一步提升,吸波频带智能可调。 展开更多
关键词 电磁超材料 隐身 电磁偏折 电磁吸收 频率选择
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基于超宽带反射超表面产生太赫兹轨道角动量
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作者 韩晓冰 陈江侠 +1 位作者 王焱 周远国 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第2期282-291,共10页
由于轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)有望成为新的通信复用自由度,在拓展信道容量、提高频谱资源利用率方面有巨大潜力而受到越来越多研究人员的关注。目前的太赫兹涡旋波产生器件存在只能工作在单频点、带宽窄、转换效率低... 由于轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)有望成为新的通信复用自由度,在拓展信道容量、提高频谱资源利用率方面有巨大潜力而受到越来越多研究人员的关注。目前的太赫兹涡旋波产生器件存在只能工作在单频点、带宽窄、转换效率低等问题,如何在太赫兹频段高效产生OAM成为关键问题之一。该文设计了一种超宽带反射超表面单元,结合几何相位原理和相位叠加原理设计了单层反射超表面。仿真结果表明:设计的超表面实现了在0.82 THz~2.09 THz(相对带宽87.3%)的宽频范围内,将圆极化太赫兹波转换为携带轨道角动量的太赫兹涡旋波,同极化反射谱的幅度大于0.97,转换效率高于94.7%,反射相位覆盖0°~360°。利用傅里叶变换分解反射场中各个OAM模式,定量分析了OAM模式纯度,在不同频率下涡旋波中均为主模式l=-2能量占比最高,进一步对设计的超表面进行优化,主模式能量占比明显提升。该文设计的超表面具有转换效率高、工作带宽大、主模式强度高等优势,为宽带太赫兹涡旋波的高效产生提供了一种参考。 展开更多
关键词 轨道角动量 太赫兹 超宽带 超表面
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吸波涂层应用方案自动寻优方法
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作者 景致 张澎 张健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期219-224,共6页
在有限质量约束下实现宽频隐身性能最优,是隐身飞机吸波涂层应用方案设计所追求的目标。本文针对多种吸波涂层的最优化分区应用问题开展研究,建立了一套吸波涂层应用方案的自动优化方法。首先,基于时域有限差分法计算模型在不同频率、... 在有限质量约束下实现宽频隐身性能最优,是隐身飞机吸波涂层应用方案设计所追求的目标。本文针对多种吸波涂层的最优化分区应用问题开展研究,建立了一套吸波涂层应用方案的自动优化方法。首先,基于时域有限差分法计算模型在不同频率、方位、极化下的电磁场,对各状态电磁场做归一化和加权计算后得到总电磁场。然后,将总电磁场按照特定方向、数量进行分区,并将每个分区分别赋予相应的吸波涂层,采用传输矩阵法计算吸波涂层的反射系数以将吸波涂层的影响叠加到电磁场中。对加载吸波涂层后的总电磁场进行近-远场变换,实现模型雷达散射截面(radar cross section,RCS)的快速计算。基于改进的单纯形法和Karush-Kuhn-Tucker条件建立自动优化方法,以降低RCS或减轻吸波涂层质量为目标函数,优化吸波涂层分区方案。最后,以行波板为例,开展包含3种厚度吸波涂层的应用方案减质优化。结果表明,优化方案相比1.5 mm厚吸波涂层方案可实现吸波涂层减重50%,且行波板RCS均值提高不超过1 dB,优化效果显著。 展开更多
关键词 隐身 吸波涂层 自动优化 传输矩阵法 单纯形法 Karush-Kuhn-Tucker条件
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直升机初始雷击附着点试验及仿真研究
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作者 朱昱淇 臧家左 +3 位作者 张挺 李小二 孟柯生 司晓亮 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期150-156,共7页
依据标准SAE-ARP5416对某型直升机缩比模型进行雷击试验,得到初始雷击附着点数据,基于静电感应原理,通过CST EM工作室模拟计算直升机表面各处电场强度,以试验结果为依据确定仿真场强判定阈值,求出直升机雷击附着仿真结果。分析研究表明... 依据标准SAE-ARP5416对某型直升机缩比模型进行雷击试验,得到初始雷击附着点数据,基于静电感应原理,通过CST EM工作室模拟计算直升机表面各处电场强度,以试验结果为依据确定仿真场强判定阈值,求出直升机雷击附着仿真结果。分析研究表明:雷电先导的发展路径具有多样性,主旋翼与机身处均会引发雷电上行先导;直升机各部位被雷电附着的概率,与该部位表面积占比不呈正相关,附着点主要集中在旋翼等尖端位置;仿真中高场强区域分布与试验得到的雷击附着点分布基本一致,表明仿真方法有效。研究得到的该型直升机雷击附着判定阈值可为其改型时划分雷击附着区域提供技术支撑。 展开更多
关键词 雷击附着点 雷电高电压试验 雷电弧道 静电感应 静电场仿真 数值计算
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