CN110502863A - 一种缝隙结构及其电磁屏蔽效能评估方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，所述方法包括：确定所述缝隙的结构参数；根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型；在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值；仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。本申请根据缝隙结构分类及每类缝隙的主要结构参数，建立相应真实的缝隙仿真结构模型，可以在飞机设计初期快速准确评估具有缝隙的口盖及舱门等结构在全频段的电磁屏蔽效能。
Description
技术领域
本申请属于飞机电磁屏蔽技术领域，特别涉及一种缝隙结构及其电磁屏蔽效能评估方法。
背景技术
在强电磁环境下，由于飞机机体表面存在缝隙，外部的电磁波通过缝隙进入机体内部，对机载设备和系统的正常工作构成威胁。外部电磁波进入机体内部的难易程度通过电磁屏蔽效能进行评估，飞机机体的电磁屏蔽效能是衡量飞机适应外部强电磁环境的重要指标参数。
飞机机体表面的缝隙主要存在于口盖和舱门的安装区域，对口盖及舱门的电磁屏蔽效能评估是飞机机体电磁屏蔽效能评估的基础。目前口盖及舱门的电磁屏蔽效能主要通过测试得到，但由于口盖及舱门形状大小各异，难以与试验条件匹配，而且口盖及舱门的试验件制作成本高昂、周期漫长。此外，测试中不同频段天线的选取、天线的布置、线缆的布置、后期的校准测试布置等都会对测试结果产生影响，测试精度较差。
发明内容
本申请的目的是提供了一种缝隙结构及其电磁屏蔽效能评估方法，为如口盖及舱门等具有缝隙的飞机结构的电磁屏蔽效能评估提供依据。
在第一方面，本申请提供的技术方案是：一种缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，所述方法包括：
确定所述缝隙的结构参数，所述结构参数包括缝隙宽度、缝隙厚度、缝隙长度和两缝隙间间距；
根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型；
在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值；
仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。
在本申请一实施方式中，所述电磁辐射源加载的是平面波。
在本申请一实施方式中，所述平面波距所述仿真结构模型的最小距离大于入射波波长的十倍。
在本申请一实施方式中，所述差值包括所述第一电磁数值减去所述第二电磁数值和/或所述第二电磁数值减去所述第一电磁数值。
在第二方面，本申请提供的技术方案是：一种缝隙结构，其特征在于，所述缝隙结构包括第一金属板和第二金属板，第一金属板和第二金属板之间形成直线型缝隙，具有所述直线型缝隙的缝隙结构的电磁屏蔽效能通过如上任一所述的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法确定。
在第三方面，本申请提供的技术方案是：一种缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述方法包括：
确定所述缝隙的结构参数，所述缝隙至少包括第一缝隙和与所述第一缝隙非共线的第二缝隙，所述结构参数包括缝隙宽度、缝隙厚度、缝隙长度和两缝隙间间距；
根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型；
在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值；
仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。
在本申请一实施方式中，所述电磁辐射源加载的是平面波。
在本申请一实施方式中，所述平面波距所述仿真结构模型的最小距离大于入射波波长的十倍。
在本申请一实施方式中，所述差值包括所述第一电磁数值减去所述第二电磁数值和/或所述第二电磁数值减去所述第一电磁数值。
在第四方面，本申请提供的技术方案是：一种缝隙结构，所述缝隙结构包括：
第一金属板；
第二金属板，第一金属板和第二金属板之间形成第一缝隙；以及
第三金属板，所述第三金属板与所述第二金属板之间形成第二缝隙，其中，所述第二缝隙与所述第一缝隙之间联通且非共线；
其中，所述第二金属板与第三金属板通过多个金属连接件连接，所述金属连接件穿过所述第二缝隙；
具有所述第一缝隙和第二缝隙的缝隙结构的电磁屏蔽效能通过如上任一所述的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法确定。
本申请提供的缝隙结构及其电磁屏蔽效能评估方法根据缝隙结构分类及每类缝隙的主要结构参数，建立真实的缝隙仿真结构模型，此外，本申请可以在飞机设计初期快速准确评估具有缝隙的口盖及舱门等结构在全频段的电磁屏蔽效能，给出了影响缝隙结构电磁谐振频率的结构参数，为口盖或舱门的的结构设计及优化提供依据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请一缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法流程图。
图2为本申请的直线型缝隙结构截面示意图。
图3为本申请的直线型缝隙结构正视图。
图4为本申请的直线型缝隙结构的电磁屏蔽效能结果。
图5为本申请另一缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法流程图。
图6为本申请的折线型缝隙结构截面示意图。
图7为本申请的折线型缝隙结构平面示意图。
图8为本申请的折线型缝隙结构的电磁屏蔽效能结果。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
在飞机结构中通常会具有较多的缝隙结构，例如蒙皮之间对接便会形成缝隙，而缝隙的类型通常分为直线型缝隙和折线型缝隙，为了对缝隙结构的电磁屏蔽效能进行评估，本申请针对不同类型的缝隙提出了不同的评估方法。
如图1所示，本申请提供一种用于直线型缝隙的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，所述方法10包括：
S11、确定所述缝隙的结构参数，所述结构参数包括缝隙宽度、缝隙厚度、缝隙长度和两缝隙间间距。
如图2所示实施例的口盖或舱门的直线型缝隙结构示意图，直线型缝隙结构10包括第一金属板11和第二金属板12，第一金属板11和第二金属板12通常可以由金属蒙皮和其他金属零件构成，在第一金属板11和第二金属板12之间形成有直线型缝隙13，电磁波能够沿着直线路径穿过型缝隙缝隙进入口盖或舱门的内部。
S12、根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型。
对于直线型缝隙结构，提取缝隙的结构参数构建仿真结构模型。直线型缝隙结构的结构参数主要包括缝隙的宽度、缝隙的厚度、缝隙的长度和两缝隙之间的间距等。其中，缝隙的长度和两缝隙之间的间距决定了电磁波在缝隙处的谐振波长，发生谐振后电磁屏蔽效能显著下降。缝隙的宽度越大，电磁屏蔽效能一般越差。
S13、在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值。
在本申请的实施例中，电场监测器设置在缝隙附近，以提高监测精度。在仿真结构模型外部设置的电磁辐射源通过加载平面波实现。其中，当加载平面波时，平面波的加载平面距仿真结构模型的最小距离应大于入射波波长的十倍。
S14、仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。
在本申请的两次仿真中，电场监测器获得的数值均转化为dB值，通过dB值的差值可获得口盖或舱门处缝隙结构的电磁屏蔽效能。其中，差值可以为第二次仿真中电场监测器获得的数值减去第一次仿真中电场监测器获得的数值，也可以为第一次仿真中电场监测器获得的数值减去第二次仿真中电场监测器获得的数值。
在图2所示的直线型缝隙结构截面视图实施例中，直线型缝隙的缝隙宽度为1mm，缝隙深度为1mm，在图3所示的直线型缝隙结构正视图实施例中，直线型缝隙的长边为40cm，缝隙短边为9cm。通过仿真后，如图4所示的直线型缝隙的电磁屏蔽效能仿真结果实施例中，在370MHz、1114MHz、1860MHz附近频段电磁波在缝隙处发生谐振，电磁屏蔽效能下降显著。
此外，本申请还提供了一种直线型缝隙结构，所述缝隙结构10包括第一金属板11和第二金属板12，第一金属板11和第二金属板12之间形成直线型缝隙，具有所述直线型缝隙的缝隙结构的电磁屏蔽效能通过如上任一所述的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法确定。
如图5所示，本申请提供一种用于折线型缝隙的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，所述方法20包括：
S21、确定所述缝隙的结构参数，所述缝隙至少包括第一缝隙和与所述第一缝隙非共线的第二缝隙，所述结构参数包括第一缝隙的缝隙宽度和厚度、第二缝隙的缝隙宽度和厚度以及金属连接件间的间距。
如图6所示实施例的口盖或舱门的折线型缝隙结构示意图，折线型缝隙结构20主要包括第一金属板21、第二金属板22及第三金属板23，第一金属板21、第二金属板22及第三金属板23通常由金属蒙皮和其他金属零件构成，在第一金属板21与第二金属板22边缘之间形成第一缝隙27，第三金属板23通过金属胶(用于导电)粘结固定在第一金属板21之下，且第三金属板23的板面与第二金属板22的板面形成第二缝隙28，第一缝隙27与第二缝隙28联通且成折线型，第三金属板23与第二金属板22通过多个金属连接件26连接固定。图中所示实施例中还包括金属构件24，金属构件24固定在第二金属板22之下，与第三金属板23的边缘又形成第三缝隙。
S22、根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型。
对于折线型缝隙结构，提取缝隙的结构参数构建仿真模型。在图6所示实施例中的折线型缝隙沿电磁波的传播路径包含三个缝隙，其中，第三个缝隙可有可无。折线型缝隙的结构参数主要包括第一缝隙27的宽度和厚度、第二缝隙28的宽度和厚度以及金属连接件26之间的间距等。螺钉之间的间距决定了电磁波在缝隙处的谐振波长，发生谐振后电磁屏蔽效能显著下降。
当具有第三缝隙时，所述结构参数还可以包括第三缝隙的厚度和宽度。
S23、在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值。
在本申请的实施例中，电场监测器设置在缝隙附近，以提高监测精度。在仿真结构模型外部设置的电磁辐射源通过加载平面波实现。其中，当加载平面波时，平面波的加载平面距仿真结构模型的最小距离应大于入射波波长的十倍。
S24、仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。
在本申请的两次仿真中，电场监测器获得的数值均转化为dB值，通过dB值的差值可获得口盖或舱门处缝隙结构的电磁屏蔽效能。其中，差值可以为第二次仿真中电场监测器获得的数值减去第一次仿真中电场监测器获得的数值，也可以为第一次仿真中电场监测器获得的数值减去第二次仿真中电场监测器获得的数值。
在如图6所示的折线型缝隙结构截面图4实施例中，第一缝隙的宽度为1毫米、缝隙的深度为1毫米，第二缝隙的宽度为2厘米、缝隙的深度为1毫米，第三缝隙的宽度为1毫米、缝隙的深度为1毫米。在如图7所示的折线型缝隙结构正视图实施例中，金属连接件(即螺钉或螺栓)之间的间距主要为10厘米，部分金属连接件之间的间距为20厘米。通过仿真后，如图8所示的折线型缝隙的电磁屏蔽效能仿真结果实施例中，在800MHz附近频段，电磁波在20厘米的金属连接件间距处发生谐振，在1400MHz附近频段，电磁波在10厘米的金属连接件间距处发生谐振，电磁屏蔽效能显著下降。
最后，本申请还提供了一种折线型缝隙结构，所述缝隙结构20包括第一金属板21、第二金属板22，第三金属板23，第一金属板21和第二金属板22之间形成第一缝隙27，所述第三金属板23与所述第二金属板22之间形成第二缝隙28，所述第二缝隙28与所述第一缝隙27之间联通且形成非共线的折线型，其中，所述第二金属板22与第三金属板23通过多个金属连接件26连接，所述金属连接件26穿过所述第二缝隙28，具有所述第一缝隙27和第二缝隙28的折线型缝隙结构的电磁屏蔽效能通过如上任一所述的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法确定。
本发明评估方法的优点
1、本申请的方法提供了建立口盖或舱门缝隙结构仿真模型的具体方案，给出了缝隙结构的分类依据以及每类缝隙的主要结构参数，依据该方法可以快速准确得建立真实口盖或舱门的仿真模型。
2、本申请的方法可以在飞机设计初期快速准确评估口盖及舱门在全频段的电磁屏蔽效能，给出了影响缝隙结构电磁谐振频率的结构参数，为口盖或舱门的的结构设计及优化提供依据。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述方法包括
确定所述缝隙的结构参数，所述结构参数包括缝隙宽度、缝隙厚度、缝隙长度和两缝隙间间距；
根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型；
在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值；
仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。
2.如权利要求1所述的飞机机体电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述电磁辐射源通过加载平面波或天线实现。
3.如权利要求2所述的飞机机体电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述平面波距所述仿真结构模型的最小距离大于入射波波长的十倍。
4.如权利要求1所述的飞机机体电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述差值包括所述第一电磁数值减去所述第二电磁数值和/或所述第二电磁数值减去所述第一电磁数值。
5.一种缝隙结构，其特征在于，所述缝隙结构包括第一金属板和第二金属板，第一金属板和第二金属板之间形成直线型缝隙，具有所述直线型缝隙的缝隙结构的电磁屏蔽效能通过如权利要求1至4任一所述的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法确定。
6.一种缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述方法包括
确定所述缝隙的结构参数，所述缝隙至少包括第一缝隙和与所述第一缝隙非共线的第二缝隙，所述结构参数包括缝隙宽度、缝隙厚度、缝隙长度和两缝隙间间距；
根据所述缝隙的结构参数构建具有所述缝隙的仿真结构模型；
在所述仿真结构模型内外分别设置电场监测器和电磁辐射源，所述电磁辐射源释放电磁波并对所述仿真结构模型进行仿真，以通过所述电场监测器获得第一电磁数值；
仅去除所述仿真结构模型，并进行第二次仿真以获得第二电磁数值，所述第二电磁数值与第一电磁数值的差值即为缝隙结构的电磁屏蔽效能。
7.如权利要求6所述的飞机机体电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述电磁辐射源通过加载平面波或天线实现。
8.如权利要求7所述的飞机机体电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述平面波距所述仿真结构模型的最小距离大于入射波波长的十倍。
9.如权利要求6所述的飞机机体电磁屏蔽效能评估方法，其特征在于，所述差值包括所述第一电磁数值减去所述第二电磁数值和/或所述第二电磁数值减去所述第一电磁数值。
10.一种缝隙结构，其特征在于，所述缝隙结构包括
第一金属板；
第二金属板，第一金属板和第二金属板之间形成第一缝隙；以及
第三金属板，所述第三金属板与所述第二金属板之间形成第二缝隙，其中，所述第二缝隙与所述第一缝隙之间联通且非共线；
其中，所述第二金属板与第三金属板通过多个金属连接件连接，所述金属连接件穿过所述第二缝隙；
具有所述第一缝隙和第二缝隙的缝隙结构的电磁屏蔽效能通过如权利要求6至9任一所述的缝隙结构电磁屏蔽效能评估方法确定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191126 |
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