[发明专利]一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法

权利要求书

1.一种透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法，其特征在于，所述设计优化方法包括如下步骤：

步骤一：确定天线罩设计优化过程中相互独立的自变量v组成的设计变量V；

步骤二：确定天线罩设计优化过程中表征天线罩结构强度、热防护性能、电性能与隐身性能的物理量组成的状态参量P，所述状态参量P是随设所述计变量V变化的因变量；

步骤三：获得天线罩的所述状态参量P中各物理量相对于所述设计变量V中各自变量的关联特性，建立设计变量与状态参量间的映射关系；

步骤四：构建天线罩设计的优化模块，所述优化模块由目标函数、约束条件和设计变量三部分组成；其中，所述目标函数为：在天线扫描范围Ω下，天线罩工作频带内Γ_i的透波率与工作频带外Γ_o的透波率倒数之和最大其中，T_i(V,f_i,θ)为天线罩工作频带内Γ_i的透波率，T_i(V,f_o,θ)为天线罩的工作频带外Γ_o的透波率，V是天线罩的设计变量，f_i∈Γ_i是天线罩工作带内频率，f_imin与f_imax分别为工作带内最低频与最高频，f_o∈Γ_o是天线罩工作带外频率，f_omin与f_omax分别为工作带外最低频与最高频，θ∈Ω是天线扫描角，θ_min与θ_max分别为扫描角最小值与最大值；

步骤五：构建天线罩设计的分析模块，所述天线罩分析模块由表征天线罩状态参量的分析模块组成，通过所述天线罩分析模块计算设计变量V状况下表征天线罩结构强度、热防护性能和电性能的物理量；

步骤六：利用所述分析模块，求解全局灵敏度方程，得到设计变量初始值V^*附近的天线罩状态参量灵敏度信息；

步骤七：利用一阶泰勒级数近似构造出天线罩各状态参量的线性近似函数表达式；

步骤八：用天线罩各状态参量的线性近似函数表达式替代优化模块中的目标函数与约束条件中的状态参量；在满足约束条件的前提下，计算设计变量所对应的目标函数值，搜寻出目标函数最大值对应的设计变量V₁^*，并计算此时表征天线罩电性能与隐身性能的物理量；

步骤九：判断设计变量为V₁^*时表征天线罩电性能与隐身性能的物理量是否满足预设要求，如果满足，则天线罩优化达到要求，否则，以所述步骤八搜寻出的设计变量V₁^*为新的设计变量初始值，重复操作步骤六～步骤八，直至表征天线罩电性能与隐身性能的物理量满足预设要求。

2.如权利要求1所述的透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法，其特征在于，所述步骤一种的设计变量V为自变量v的一组或若干组变量数组，自变量v包括石英陶瓷材料的相对介电常数ε_r、石英陶瓷材料的厚度d₁、二氧化硅气凝胶材料的厚度d₂、频率选择表面FSS结构的单元周期p、FSS结构的缝隙长度l和FSS结构的缝隙宽度w。

3.如权利要求2所述的透波、隐身、防热天线罩的设计优化方法，其特征在于，所述步骤二中的状态参量P包括：表征天线罩结构强度的物理量天线罩罩体的拉应力F_d与压应力F_p，表征天线罩热防护性能的物理量天线罩罩内的温度场T，表征天线罩电性能的物理量天线罩的带内透波率T_i，以及表征天线罩隐身性能的物理量天线罩的带外雷达散射截面RCS。