[发明专利]超高速薄涂敷隐身飞行目标的电磁散射分析方法

摘要

本发明公开了一种超高速薄涂敷隐身飞行目标的电磁散射分析方法。针对包裹在超高速薄涂敷隐身飞行目标周围等离子体的非均匀特性，采用了体积分方程方法进行分析，隐身飞行目标的金属本体及其涂敷的隐身材料采用基于面积分的薄涂敷分析方法进行建模分析。相对于所有介质部分均采用体积分方程分析的传统方法，本发明中的方法可以节省计算资源，同时由于方程中采用的格林函数为真空中的格林函数，多层快速多级子技术被用来进一步加速求解，使得本发明对于求解超高速薄涂敷隐身飞行目标散射问题需要更少的计算内存以及计算时间。

主权项

一种超高速薄涂敷隐身飞行目标的电磁散射分析方法，其特征在于步骤如下：第一步，建立超高速薄涂敷隐身飞行目标等离子壳套模型，根据飞行目标的飞行高度、攻角和飞行马赫数参数，对超高速飞行目标进行气动模拟计算，得到目标的电子数密度、温度和压强信息数据，由此得到等离子体特征频率以及碰撞频率，再由以下公式得到等离子壳套各空间位置的等效相对介电常数，ϵr=1-ω2peω2+v2-jvωω2peω2+v2---(1)]]>其中ωpe为等离子体特征频率，ω为电磁波频率，v为等离子体碰撞频率；第二步，根据包裹等离子壳套超高速飞行目标结构的散射特性，采用矩量法基础理论，得到积分方程，其矩阵方程形式为：ZmnDDZmnMDZmnDMZmnMMDnIn=vmVvmS---(2)]]>ZDD代表介质对介质的作用，ZDM表示介质对金属及涂敷的作用，ZMD都表示金属及涂敷对介质的作用，ZMM表示金属对金属的作用,Dn和In是待求未知电流系数，和是右边向量激励；第三步，求解矩阵方程(2)，得到电流系数Dn和In，再根据互易定理由电流系数计算电磁散射参量；步骤2中，矩阵方程的具体表达形式如下：ZDD=∫V1ϵnfmV·fnVdV-ω2μ0∫Vm∫VnKnfmV·fnVGdV′dV+1ϵ0∫Vm∫VnKn▿·fmV▿′·fnVGdV′dV-1ϵ0∫Ωm∫VnKnn^·fmV▿′·fnVGdV′dV+1ϵ0∫Vm∫Vn▿·fmV(▿Kn)·fnVGdV′dV-1ϵ0∫Ωm∫Vnn^·fmV(▿Kn)·fnVGdV′dV---(3)]]>ZMD=jωμ0∫Vm∫SnfmV·fnSGdS′dV-1jωϵ0∫Vm∫Sn▿·fmV▿′·fnSGdS′dV+1jωϵ0∫Ωm∫Snn^·fmV▿′·fnSGdS′dV-jωμ0∫Vm∫VnTDSKnfmV·n^′▿′·fnSGdV′dV-1jωϵ0∫Vm∫Sn▿Kn▿·fmV▿′·fnSGdS▿′dV+1jωϵ0∫Ωm∫Sn▿Knn^·fmV▿′·fnSGdS▿′dV+1jωϵ0∫Vm∫SnΔKn▿·fmV▿′·fnSGdSΔ′dV-1jωϵ0∫Ωm∫SnΔKnn^·fmV▿′·fnSGdSΔ′dV+jωμ0(μr-1)∫Vm∫VnTDSfmV·n^′×fnS×▿GdV′dV---(4)]]>ZDM=-ω2μ0∫Sm∫VnKnfmS·fnVGdV′dS+1ϵ0∫Sm∫VnKn▿·fmS▿′·fnVGdV′dS+1ϵ0∫Sm∫Vn▿·fmS(▿Kn)·fnVGdV′dS---(5)]]>ZMM=jωμ0∫Sm∫SnfmS·fnSGdS′dS+1jωϵ0∫Sm∫Sn▿·fmS▿′·fnSGdS′dS-jωμ0∫Sm∫VnTDSKnfmS·n^′▿′·fnSGdV′dS-1jωϵ0∫Sm∫Sn▿Kn▿·fmS▿′·fnSGdS▿′dS+1jωϵ0∫Sm∫SnΔKn▿·fmS▿′·fnSGdSΔ′dS+jωμ0(μr-1)∫Sm∫VnTDSfmS·n^′×fnS×▿GdV′dS---(6)]]>其中，和分别代表体和面测试基函数，V表示介质区域，S表示金属表面，VTDS表示薄介质区域，表示薄介质下表面，SΔ表示薄介质上表面，ω为电磁波角频率，常数系数是自由空间的格林函数；上式中右边向量是由平面波产生的，写成vmV=∫VfmV(r)·EidV---(7)]]>vmS=∫VfmS(r)·EidV---(8)]]>Ei是入射电场。