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-热-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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