[发明专利]一种消除边缘平行极化电磁波散射的方法

说明书

本发明涉及一种消除边缘平行极化电磁波散射的方法，对需消除电磁波散射的物体金属光滑边缘，改造为小尺寸周期单元排布结构或者设置周期单元排布结构，采用吸波材料覆盖所述周期单元排布结构，并使得相邻单元之间填充满吸波材料，入射到物体上的电磁波在相邻的单元之间进行多次反射和吸收。可以大幅度宽频带地削弱入射电磁波中平行边缘的极化分量在边缘处产生的感应电流，进而能够极大地降低平行边缘极化宽频带电磁波的散射，从而提高物体的隐身性能。此外，该发明技术方案整体操作简单，物体使用寿命长，可以进一步提高电磁隐身性能，使其在航空航天、军事等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种电磁隐身以及电子对抗技术，特别涉及一种消除边缘平行极化电磁波散射的方法。

背景技术

隐身技术是提高武器系统突防能力和生存能力的有效手段，能够最大限度地打击敌方军事目标，是当前世界高新科技发展的重要方向之一。目前，雷达仍是检测武器装备的主要手段，雷达的电磁波照射到物体上时会发生散射现象，进而会被各种雷达观测到。为了不被雷达发现，最有效的办法就是减少武器装备的雷达散射截面(RCS)，即采用各种措施使目标在雷达探测波束照射范围内具有极小的雷达散射截面，大幅度减少被敌方雷达接收机截获的电磁波散射信息，使雷达对目标的探测距离缩短，从而达到隐身的目的。在已有的大幅消除武器装备电磁波散射的技术中，常见的方法之一就是在物体金属部分覆盖吸波材料，其中包括金属边缘覆盖吸波材料，该方法如图1或图2所示，下面斜线阴影部分为武器装备的光滑金属表面，上面部分为贴覆的吸波材料。但是根据实测和仿真都发现，这种方法难以消除武器装备金属边缘的电磁波散射，即难以消除“边缘散射”。

边缘散射的物理机制是入射电磁波中平行边缘的极化电场部分会激发沿边缘的感应电流(即图1或图2中的平行极化电流)，而且即使在物体金属边缘覆盖吸波材料，该感应电流也降低较少，也就是说，边缘感应电流的辐射是边缘散射的主要来源，而且很难通过简单覆盖吸波材料进行大幅降低。

目前，国内对该隐身性能的研究相对较少，主要是对吸波材料的结构进行设计研究，部分成果已经初步应用于巡航导弹进气道，歼击机腹鳍等次承力部件，然而在主承力部位，例如弹翼、机翼等部位的隐身技术，还需要进一步深入研究，而国外对这一领域的研究成果很少公开发表详细的技术支持。

发明内容

针对入射电磁波中平行金属边缘的极化分量在金属边缘产生的感应电流问题，提出了一种消除边缘平行极化电磁波散射的方法。

本发明的技术方案为：一种消除边缘平行极化电磁波散射的方法，对需消除电磁波散射的物体金属边缘，将金属边缘改造为周期单元排布结构或者在其金属边缘上设置周期单元排布结构，采用吸波材料覆盖所述周期单元排布结构，并使得相邻单元之间填充满吸波材料，入射到物体上的电磁波在相邻的单元之间进行多次反射和吸收。

进一步，所述周期单元设计方法为：对需消除电磁波散射的物体进行3D建模，以物体原始外形结构的边缘为基准，进行周期单元排布结构设计，物体原始外形结构的边缘到单元最高点或面的距离，与电磁波的中心频率对应的波长比例为0.1～2，包括0.1和2。

进一步，所述周期单元形状选取方锥、角锥、楔形、圆锥、台形、扇形、波纹体、梯形、正余弦函数形式中的任一种。

进一步，所述吸波材料为结构型或涂覆型中任一种。

进一步，所述吸波材料蜂窝型结构、单层结构或多层结构中的任一种。

进一步，所述吸波材料为超材料、纳米吸波材料或光学透明吸波材料中的任一种。

进一步，所述吸波材料的材质为碳纤维、石墨烯、碳化硅、钛酸钡、铁氧体、导电纤维、多晶铁纤维的任一种、两种或三种。

进一步，所述物体为武器平台、观察平台、运输器、隐身武器或者测量设备中的任一种。