[发明专利]一种磁损耗型缩比吸波材料的构造方法

说明书

一种磁损耗型缩比吸波材料的构造方法，以原型均匀材料为依据，利用结构分布特性来优化材料的电磁参数，从而实现缩比材料的构造，将材料和内部微粒的分布结构整体引入缩比材料的设计和制备中，缩比材料采用颗粒不同填充结构吸波层的设计来实现所需要的吸收性能，保持了材料的传输和反射特性一致的要求。本发明计算方法简单，设计效率高，所制备的缩比原材料具有缩比参数精度高、材料特性偏差小，能够实现缩比测试条件下的电磁波的传输和反射特性。

技术领域

本发明涉及复杂结构吸波材料的设计与制造领域，尤其涉及一种磁损耗型缩比吸波材料的构造方法。

背景技术

缩比目标的电磁散射特性分析是一种实现全尺寸模型的分析与测试有效手段，更重要的是能够为未确定性模型的特性测试和评估提供基本测试数据和参考依据。目前随着未确定性模型中大量使用复合材料，如表面吸波涂层、前缘吸波结构等，使得过往纯金属或低损耗非金属缩比测试模型已经很难满足缩比测试的需求。为准确得到原型目标的雷达散射截面，缩比模型与原型目标需要保持电尺寸比例不变，更重要的是保证它们电磁散射特征相同。磁损耗型材料作为一类特殊的复合材料，其通常应用于各种模型表面，能够兼顾电磁和气动力学的要求，针对这类材料的缩比构造也需要构造类似的缩比结构材料。然而由于磁损耗型材料的电磁参数在频率范围内具有明显的色散特性，使得材料的电磁参数在缩比测试频率与原尺寸测试频率处难以保持一致，为满足缩比定理的要求，需对缩比模型材料重新设计，这使得缩比构造方法成为电磁缩比测量的关键。

目前，针对复合材料进行缩比设计与制造的方法还比较有限，如专利CN103342167A提出了一种机翼复合材料的缩比模型的制造方法，根据实际飞机设计尺寸制造了模型几何外形相似的模具，该缩比材料仅针对材料的力学性能进行设计和制造，对于后续的电磁散射特性测试还有待进行后续处理；专利CN104407331A提出了一种船舶RCS的缩尺模型湖面试验方法与系统，该试验方法仅仅对目标船舶进行了缩比，对于背景材料的制备和设计考虑较少，背景环境仍然为原始尺寸的湖面，在缩比中还未涉及湖面表面形貌，如波浪等的影响；专利CN105224762A提出了一种基于反射率优化设计的缩比复合材料配制方法，首先计算原始材料的反射系数，进而根据混合材料的电磁参数库对电磁参数优化设计，该专利所提出的方法主要以薄膜型涂覆材料为主，材料底层必须包括金属衬底，对于非均匀分布的电磁材料并未涉及，同时该方法对于混合材料的类型等并未深入提及。专利CN105304248A公开了一种磁性吸波贴片缩比模拟复合材料配制方法，在复合材料材料等效电磁参数的准确计算的基础上进行斜角反射率的优化设计，从而获取缩比模拟复合材料的配方，根据设计配方制备出满足缩比测量要求的模拟复合材料。在设计过程中提出了高浓度复合材料稀释的方法准确预测复合材料的等效电磁参数，成功实现了复合材料等效电磁参数准确计算，为进一步缩比材料斜角反射率的设计奠定了良好的基础，然而该方法仅限于单一组分的吸波材料的构造，吸收剂未能推广到多种微粒混合。专利CN106158198A提出一种宽频缩比模拟复合材料配制方法，基于等效电磁参数库建立，原型材料宽频离散化后多频点斜入射反射率输入，多频点斜入射反射率优化，宽频缩比模拟复合材料制备，通过对电磁波斜角入射时多层材料的反射率优化计算，使设计出的材料在各个对应的缩比测试频点下的斜入射反射率与原型材料在各个离散的原始测试频点下的斜入射反射率尽量接近，该设计方法主要基于斜反射率，在制备过程中由于需要制备多层材料，厚度控制难，对于电磁波的透射并未考虑。文献“刘铁军,张向阳.有耗目标电磁散射缩比测量的相似律研究[J].电子学报,1992,12:12-19”针对有耗目标缩比模型给出了三个相似法则，采用电磁介质涂覆金属球，变换误差小于ldB，但对于缩比材料的传输反射特性的研究还未深入展开研究。文献“孙秦,田薇.大型飞机结构隐身缩比模型计算研究[C].中国航空学会2007年学术年会.0701-03-029.”针对介质体翼型，将介质体等效为在外形上强加一个等效阻抗值，计算得到的初始模型RCS值与原始模型相比较，其相对误差仍越来越大。文献“李加亮,顾俊,王晓冰.水泥地面电磁缩比测试技术研究[J].制导与引信.2009,30(2):57-60.”利用复合材料构造技术制作了水泥地面模拟样本块，对其电磁散射进行测试后初步验证了非金属缩比原理，然而这类材料仅局限于介电型材料，对于磁损耗型材料并考虑。总之，目前进行了电磁缩比材料配制方法的研究，针对非磁性非金属材料，这种缩比材料的设计方法需要严格控制材料的介电常数，而针对含磁性吸波材料，以材料的反射率为基准进行设计，而且设计材料配方时采用的公式为一般的等效媒质理论公式，为达到设定的电磁参数，填充微粒的比例和材料厚度需要严格控制。