一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法
【专利摘要】一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，建立飞机舱体的三维几何电磁模型，并仿真计算得到飞机舱体内部的场强值 E sim，搭建包含飞机舱体在内的高强辐射场扫描试验系统，检测得到飞机舱体内部的场强值 E test，计算仿真得到的场强值 E sim和测试得到的场强值 E test之间的误差，如果误差大于阈值，则调整飞机舱体的三维几何电磁模型的参数，并重新仿真计算飞机舱体内部的场强值 E sim，重新计算误差，直到误差小于等于阈值，则完成校验。本发明校验试验过程简单，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。
【专利说明】一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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e、磁导率i!、电导率 〇或损耗角正切tan S。
[0007] 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。
[0008] 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：
【权利要求】
1. 一种高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于，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兄im，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，然后进行步骤5 ; 步骤5、计算仿真得到的场强值見im和测试得到的场强值之间的误差 ^ ,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。
2. 如权利要求1所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 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tan δ。
3. 如权利要求2所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 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。
4. 如权利要求3所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 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：
其中：13为发射天线的最大尺寸，·^为发射电磁波的波长。
5. 如权利要求4所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 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。
6. 如权利要求5所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 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； 控制计算机控制射频信号源产生射频信号，射频信号经功率放大器放大后由发射天线 发出，利用发射天线模拟外部高强辐射场照射飞机舱体，飞机舱体内放置的场强探头检测 到电磁波的场强值后，检测信号经光纤传输至场强仪，最后在控制计算机上显示，通过调整 发射天线或飞机舱体的角度实现360度全方位的测试。
7. 如权利要求6所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 所述的步骤3中，所述的发射天线模拟外部高强辐射场进行照射是指，发射天线与飞机舱 体的距离同样满足步骤2中的远场条件，外部电磁波的发射方向、极化方向、强度与步骤2 中的仿真设置一样。
8. 如权利要求7所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 所述的步骤5中，仿真得到的场强值見im和测试得到的场强值之间的误差.为：
9. 如权利要求8所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 所述的步骤5中，误差的阈值取决于工程精度要求，阈值范围为3dB飞dB。
10. 如权利要求9所述的高强辐射场条件下飞机舱体电磁模型校验方法，其特征在于， 所述的步骤5中，如果误差^小于等于阈值，则通过校验。
【文档编号】G06F17/50GK104392023SQ201410596607
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】廖意, 张元 , 石国昌, 梁子长, 武亚君 申请人:上海无线电设备研究所