[发明专利]一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁环境效应技术领域，尤其涉及一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法。  

背景技术

高强辐射场是指地面、海上平台或航空器上的雷达、无线电、导航等高功率发射机的辐射，其特点是频带宽、作用时间长。近年来，飞机平台上越来越多的执行关键功能的电子系统逐渐替代传统机械控制系统，低能耗、高集成度的电子电路对高强辐射场环境更加敏感，另外，飞机结构越来越多地使用新型的复合材料，降低了飞机的电磁屏蔽性能。高强辐射场逐渐成为飞机安全性的主要因素，高强辐射场防护已经受到重视。在民用航空领域，飞机的高强辐射场防护已经纳入飞机适航标准的强制要求。 

飞机舱体高强辐射场防护设计在研制初期，是通过建模与仿真的手段，建立高强辐射场条件下的电磁模型并进行求解，对潜在的电磁干扰危害进行预测。高强辐射场防护设计效果直接取决于建立的电磁模型的精确性，然而，目前尚未有针对飞机舱体电磁模型的校验方法，特别是对于采用复合材料的飞机舱体，在高强辐射场条件下，飞机舱体对外部电磁场照射条件敏感，舱体内的电磁场分布会随着不同结构、电磁特性的复合材料不断变化，为了能够建立模拟实际飞机舱体的电磁模型，需要提出一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，为高强辐射场条件下飞机舱体的电磁环境效应建模仿真预测和电磁危害评估提供有效支撑。  

发明内容

本发明提供一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，校验试验过程简单，可根据实际工程需求灵活设置校验时满足的精度要求，能够灵活控制电磁模型的精确性，校验方法具有通用性，能用于全金属飞机舱体、复合材料飞机舱体、金属/复合材料混合飞机舱体，校验测试成本较低。 

为了达到上述目的，本发明提供一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，包含以下步骤： 

步骤1、建立飞机舱体的三维几何电磁模型，然后进行步骤2；

三维几何电磁模型的参数包含物理尺寸参数和飞机舱体材料的电磁参数；

步骤2、设置步骤1中的三维几何电磁模型的外部高强辐射场照射条件，并对三维几何电磁模型进行仿真计算，得到飞机舱体内部的场强值Esim，然后进行步骤5；

步骤3、按照步骤1中的三维几何电磁模型的参数对应搭建包含飞机舱体在内的高强辐射场扫描试验系统，然后进行步骤4；

步骤4、在与步骤2中同样的外部高强辐射场照射条件下，检测得到步骤3中搭建的高强辐射场扫描试验系统中的飞机舱体内部的场强值Etest，然后进行步骤5；

步骤5、计算仿真得到的场强值Esim和测试得到的场强值Etest之间的误差 ，如果误差大于阈值，则进行步骤6；

步骤6、调整步骤1中建立的飞机舱体的三维几何电磁模型的参数，然后进行步骤2；

调整飞机舱体的三维几何电磁模型的参数是指，根据飞机舱体的尺寸，调整建立的三维电磁模型中窗口的位置和大小，以及飞机舱体材料的厚度，并且调整飞机舱体材料的电磁参数的值，使飞机舱体的三维几何电磁模型更接近于实际飞机舱体的真实情况。

所述的步骤1中，物理尺寸参数包含飞机舱体的尺寸、飞机舱体上窗口的位置和大小、飞机舱体材料的厚度；飞机舱体材料的电磁参数包含介电常数ε、磁导率μ、电导率σ或损耗角正切tanδ。 

所述的步骤1中，建立飞机舱体的三维几何电磁模型是采用电磁软件画出具有电磁参数描述的三维图。 

所述的步骤2中，所述的外部高强辐射场照射条件是指，满足远场条件的外部电磁波，以设定的照射方向、极化方向和强度照射到飞机舱体； 

所述的满足远场条件是指，外部发射源与飞机舱体的距离r满足如下约束条件：

   （2）

其中：为发射天线的最大尺寸，为发射电磁波的波长。

所述的步骤2中，对三维几何电磁模型进行仿真计算是采用电磁仿真软件求解场强值。 

所述的步骤3中，所述的高强辐射场扫描试验系统包含： 

飞机舱体；

场强探头，其设置在飞机舱体内；

场强仪，其通过光纤连接场强探头；

发射天线；

功率放大器，其电性连接发射天线；

射频信号源，其电性连接功率放大器；

控制计算机，其电性连接射频信号源和场强仪；