空天飞行器电磁功能结构研究进展及展望

杨利鑫1,2,李彦斌1,2,费庆国1,2(1东南大学 高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室;2东南大学 机械工程学院)
摘要:空天飞行器是结构-功能高度一体化的新质装备,需实现力、热等承载特性和透波、隐身、射频等电磁特性的融合。首先,分析了空天飞行器的主要特点及现实需求,构建了空天飞行器承载/透波/隐身/射频(LWSR)一体的四面体设计体系,阐述了四面体各顶点功能的科学内涵;其次,分析了3 类飞行器典型电磁功能结构的最新研究进展,即天线罩结构、隐身蒙皮结构、综合共形天线结构;最后,展望了空天飞行器电磁功能结构的发展趋势,阐述了多物理场耦合、极端环境适应、多功能融合、智能感知响应及控制等关键问题。
关键词:空天飞行器;电磁功能结构;承载/透波/隐身/射频(LWSR);环境适应;多功能融合;多物理场

目录介绍

1 承载/透波/隐身/射频设计体系

2 天线罩结构

2.1 透波材料

1) 有机透波材料

2) 无机透波材料

2.2 透波天线罩

1) 均质天线罩

2) 夹层天线罩

3) 微结构夹芯天线罩

2.3 隐身天线罩

1) 常温FSS天线罩

2) 耐高温FSS天线罩

2.4 小结

3 隐身蒙皮结构

3.1 吸波材料

3.2 吸波结构

3.3 小结

4 综合共形天线结构

4.1 共形天线

4.2 共形承载天线

4.3 耐高温共形天线

1)“耐热”的思路

2)“防隔热”的思路

3)“隔热+耐热”一体化的思路

4)“隔热+耐热+馈电”一体化的思路

4.4 小结

5 关键问题与展望

5.1 电磁功能结构的力--电磁-电路多物理场耦合分析

1) 具有复杂微元电磁功能结构的多物理场耦合分析

2) 力-热-电磁耦合试验平台

5.2 电磁功能结构对极端力/热/振/噪耦合环境的适应能力

1) 耐更高温度的电磁功能材料

2) 载荷-材料-结构匹配设计方法

3) 可重复使用的电磁功能材料/结构

5.3 受限空间内承载/隐身/透波/射频结构的多学科优化设计

1) 电磁功能结构单元的多功能融合设计

2) 多层复合结构的层间连接设计

5.4 综合共形天线结构的智能响应及控制

1) 耐高温可重构响应技术

2) 耐高温智能感知与控制技术

6 结论

 

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