機翼共形承載陣列天線機電耦合的動態建模及機理研究

《機翼共形承載陣列天線機電耦合的動態建模及機理研究》是依託西安電子科技大學，由宋立偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：機翼共形承載陣列天線機電耦合的動態建模及機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋立偉
• 依託單位：西安電子科技大學

項目摘要

機翼共形承載陣列天線具有結構功能一體化的特點，既可作為力學承載的機翼蒙皮結構，又是收發電磁波信號的微波天線，在未來新概念武器平台中具有重要套用價值。由於其作為機翼結構的部分或全部，必將直接承受機載服役環境中動態載荷影響，引起的結構實時變形將導致電性能變化。然而現有機電分離設計方法未考慮這種動態影響，導致高性能機翼共形承載陣列天線難以設計。於是，本項目針對機翼共形承載陣列天線這種動態機電耦合問題，探索其結構實時變形與電磁場內在關聯關係，建立一種面向陣列天線的動態機電耦合模型，分析結構變形對天線電性能的動態影響；並利用該動態模型，挖掘影響天線力學和電性能的主要結構因素，總結其影響規律；在此基礎上，提出一種基於動態模型的機電設計方法，實現天線主要結構因素設計，綜合提高其力學和電性能。本項目研究為高性能機翼共形承載陣列天線的設計製造提供理論指導，也為其它天線結構的機電耦合動態問題研究提供思路借鑑。

結題摘要

機翼共形承載陣列天線實現了天線系統與平台結構融合共形，具有結構功能一體化的特點。它既可作為平台的力學承載結構件，又是一部收發電磁波信號的天線系統。然而該天線系統將直接承受機載服役環境載荷，引起的結構變形將直接影響其電性能。由於載荷具有實時性，機翼共形承載陣列天線的結構與電磁間將存在著相互影響、相互制約的動態機電耦合問題。為此本項目開展了機翼機翼共形承載陣列天線機電耦合的動態建模及機理研究。通過項目組三年的研究，建立了結構動態變形對天線遠場方向圖影響的動態機電耦合模型；揭示了結構因素對天線結構力學性能和電性能影響機理；建立了以天線電性能為目標函式，力學性能為約束條件的機翼共形承載陣列天線的機電綜合最佳化模型；研製了蜂窩夾層形式的機翼共形承載陣列天線，進行了力學性能和電性能測試，驗證了動態機電耦合模型的正確性和設計方法的有效性。本項目已發表了SCI檢索論文14篇，EI檢索論文15篇，包括國際會議2篇，均標註了本項目自然基金號（51405364），論文主要發表在Smart Materials and Structures、International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、IEEE Transactions on Antennas and Propagation、IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters、IEEE Transaction on Electromagnetic Compatibility、機械工程學報等期刊上。授權發明專利4項，申請發明專利4項，項目負責人排名第3出版專著1本，項目負責人獲得2015年陝西省科學技術獎一等獎（排名第4）。通過本項目的研究，很好地建立了動態載荷下結構實時變形對電性能的影響和機電集成設計問題，與為高性能機翼共形承載陣列天線的設計製造提供理論指導，也為其它天線結構的機電耦合動態問題研究提供思路借鑑。