高温吸波涂层的多目标优化模型设计
2021-07-27赵世鑫邵腾强宁春龙
赵世鑫 马 华 邵腾强 宁春龙 王 军
(1 空军工程大学基础部,西安 710051)
(2 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳 110000)
文 摘 大多数高温吸波材料都属于非磁损耗型,单层往往很难达到理想的吸波性能。为解决此问题并优化涂层厚度,通过差分进化算法建立了多层高温吸波涂层的多目标优化模型,重点以8.2~12.4 GHz内反射率RL<-10 dB频率带宽和涂层总厚度d为优化目标。设定三种高温吸波材料,研究表明,单层涂层很难达到理想的吸波性能;在单目标优化中,以频率带宽为优化目标,得到了3.2 GHz的有效带宽,吸波性能显著提升;在多目标优化中,同时对涂层总厚度d 进行优化,优化结果同单目标相比,在保持良好吸波性能的同时,涂层厚度下降30%,结果表明模型能够优化吸波性能,并最大限度降低厚度。本文建立的模型适用于多种材料,不局限于文中设定的三种材料,能够达到理想的优化结果。
0 引言
第二次世界大战期间,由于实际战争中侦察和反侦察的需要,欧美国家率先开始研究吸波材料[1]。经过七十多年的发展,在提高军事装备的隐身性能上,吸波材料得到了广泛的应用,大大提高了武器装备的生存能力。随着现代战争的迅速发展,对武器装备的隐身性能提出了更高的要求[2-3]。一些特殊部件材料的使用温度高达700 ℃,并且直接暴露在雷达波的探测下,例如,巡航导弹的弹头和弹翼部位、航空发动机的鼻锥帽和尾喷管等,在工作状态下,它们对探测雷达波的反射率较强,极易被敌方雷达发现并摧毁[4]。在高温环境中,由于居里温度的限制,吸波涂层没有磁性,所以高温吸波涂层大多都是非磁损耗型吸波材料。
单层高温吸波涂层很难达到好的吸波性能,设计合理的多层吸波涂层往往能够比同样厚度下的单层吸波涂层具有明显优异的吸波性能[5-7]。近年来,多层吸波材料的优化设计逐渐成为了研究隐身技术的一种重要方向,其吸波性能不仅与每层吸波材料的电磁参数有关,还与各个涂层厚度以及其排列顺序有关[8-11]。……
