CN110726526A - 一种用于高速风洞的反射微波吸收装置 - Google Patents

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陶洋
林俊
钱丰学
杜钰锋
熊能
马上
王晓冰
贾晓东
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Abstract

本发明公开了一种用于高速风洞的反射微波吸收装置。该反射微波吸收装置为沿高速风洞来流方向，顺气流安装在高速风洞的风洞喉道的后方，分别位于试验段前段、试验模型前方的前反射微波吸收板阵列，和位于试验段后段、试验模型后方的后反射微波吸收板阵列；前、后反射微波吸收板阵列均为平板阵列。反射微波吸收板采用薄平板，使得前、后反射微波吸收板阵列在风洞试验段的堵塞度很低，不影响高速风洞流场；前、后反射微波吸收板阵列配合的方式大大降低了反射微波向上、下游的传播，反射微波吸收板表面的阵列排列的吸波角锥还进一步降低了反射微波的强度，最终减轻或避免了反射微波对风洞设备和现场工作人员的损伤，提高了风洞试验的安全性。

Description

一种用于高速风洞的反射微波吸收装置
技术领域
本发明属于高速风洞试验技术领域，具体涉及一种用于高速风洞的反射微波吸收装置。
背景技术
高功率微波武器是隐形战机的克星，这主要是由隐形战机自身的设计特点造成的。首先，目前隐形战机普遍采用的隐形吸波材料包括特种石墨蜂窝材料和树脂聚合物材料，“隐形材料”的工作原理是将雷达波转化为热能散发出去来避免反射。同时，为进一步增强隐形效果，所有隐形战机上都喷涂有一层相当厚的雷达吸波材料，这种吸波材料的工作原理和“隐形材料”基本相同。由于大量使用吸波材料，因此美军隐形战机在雷达面前有很好的低可探测能力。但是，由于目前大部分军用雷达工作在微波波段，隐形战机能大量吸收雷达波也就会大量吸收微波，这就铸成其自身的致命弱点，自招“杀身之祸”。以F22等为代表的四代机主要采用隐形涂层的方式进行隐型，隐形涂层具有一些典型的特点，一是生存周期短，维护费用高；二是随温度升高吸波性能急剧下降；三是局部损坏后，全机整体隐形性能急剧下降，例如英国皇家空军前国防研究主任兰伯特(Andrew Lambert)曾说过：洛马虽说已经将隐形涂层改良得更好，但是一次刮痕就即可让战斗机的雷达信号与747一样。也正是由于具有第二和第三两个特点，使高能微波武器在反隐形涂层方面具有显著的优势。当隐形战机被高能电磁波照射到时，涂层会由于过量吸收微波能量而产生高温，导致隐形性能下降，或者进一步造成涂层的皲裂、外形损坏等，使其隐形能力失效。
随着固态高功率微波系统开发成功，攻击性微波武器成为可能，微波的功率急剧增加可以成为未来飞行器的极大威胁。当高功率微波作用在飞行器表面时，由于微波的反射、衍射等作用，在飞行器局部区域形成场增强效应，这种效应导致大量的能量沉积，与飞行器表面的吸波涂层相互作用，引起形变、进而改变其空气动力学特性。在微波毁伤效应的研究过程中，包含诸多影响因素，其中关键的三个参数为：
Figure BDA0002278258980000011
敏感频率：由被作用目标自身特点决定，为其敏感的频率点或频率段。
功率门限：低于特定功率，能量再大都不能发生毁伤效应。
Figure BDA0002278258980000013
能量累积：超过功率门限还必须要有足够的能量才能使目标毁伤。
在真实流场下，由于速度场与温度场的强耦合效应将引起热传导过程中对流换热系数的变化，进而导致毁伤目标功率门限和能量累积发生剧烈的变化，所以为了评估真实飞行器在高速飞行过程中的高能微波毁伤效应，必须在真实流场条件下开展微波毁伤的试验研究。现有的微波试验主要在开放环境或者微波暗室中开展，没有考虑真实气流带来的对流传热等影响。
当前，亟需发展高速风洞微波毁伤试验装置，以模拟真实气流热传导对微波毁伤热效应过程中热量累积的影响，因为微波在风洞试验段中会向上游和下游传导，容易对风洞设备和工作人员造成损害，必须加以控制，所以反射微波吸收装置是高速风洞微波毁伤试验装置的重要组成部分，用于减轻或避免微波辐射对风洞设备和工作人员的损害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高速风洞的反射微波吸收装置。
本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置，其特点是，所述的反射微波吸收装置为沿高速风洞来流方向，顺气流安装在高速风洞的风洞喉道的后方，分别位于试验段的前段、试验模型前方的前反射微波吸收板阵列，和位于试验段的后段、试验模型后方的后反射微波吸收板阵列；前反射微波吸收板阵列和反射微波吸收板阵列均为平板阵列；
反射微波吸收板顺气流方向的长度为L1＝(1/6～1/4)*W，W为高速风洞试验段的长度；反射微波吸收板的高度为L2＝(1/6～1/4)*H，H为试验段横截面的高度；反射微波吸收板的厚度为L3＝1mm～3mm；
前反射微波吸收板阵列在试验段横截面的高度方向有a1行反射微波吸收板，每行反射微波吸收板包括顺气流排列的b1个距离为m的反射微波吸收板，各行之间的距离为n，各行之间的高度差为0～0.5L1；a1≥1，b1≥1；
后反射微波吸收板阵列在试验段横截面的高度方向有a2行反射微波吸收板，每行反射微波吸收板包括顺气流排列的b2个距离为m的反射微波吸收板，各行之间的距离为n，各行之间的高度差为0～0.5L1；a2≥1，b2≥1。
所述的反射微波吸收板的材料为碳化硅。
所述的反射微波吸收板的表面具有阵列排列的吸波角锥。
所述的反射微波吸收板的前缘为尖劈形状。
所述的前反射微波吸收板阵列的尾端与试验模型前缘之间的距离A≥2L，后反射微波吸收板阵列的前端与试验模型后缘之间的距离B≥2L，L为试验模型的长度。
本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置中的反射微波吸收板采用薄平板，使得前反射微波吸收板阵列和后反射微波吸收板阵列在风洞试验段的堵塞度均很低，不影响高速风洞流场；同时，本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置采用前反射微波吸收板阵列和后反射微波吸收板阵列配合的方式大大降低了反射微波的强度，反射微波吸收板表面的阵列排列的吸波角锥还进一步降低了反射微波的强度，最终避免或减轻了反射微波对风洞设备和工作人员的损伤，提高了风洞试验的安全性。
本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置结构简单，安装方便，能够降低微波辐射影响，提高风洞试验的安全性。
附图说明
图1为本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置在高速风洞中的安装示意图；
图2为本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置中的反射微波吸收板示意图；
图3为本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置中的反射微波吸收板阵列示意图。
图中，1.试验段 2.风洞喉道 3.前反射微波吸收板阵列 4.后反射微波吸收板阵列 5.试验模型。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的用于高速风洞的反射微波吸收装置为沿高速风洞来流方向，顺气流安装在高速风洞的风洞喉道2的后方，分别位于试验段1的前段、试验模型5前方的前反射微波吸收板阵列3，和位于试验段1的后段、试验模型5后方的后反射微波吸收板阵列4；前反射微波吸收板阵列3和反射微波吸收板阵列4均为平板阵列；
如图2所示，反射微波吸收板顺气流方向的长度为L1＝(1/6～1/4)*W，W为试验段1的长度；反射微波吸收板的高度为L2＝(1/6～1/4)*H，H为试验段1横截面的高度；反射微波吸收板的厚度为L3＝1mm～3mm；
如图3所示，前反射微波吸收板阵列3在试验段1横截面的高度方向有a1行反射微波吸收板，每行反射微波吸收板包括顺气流排列的b1个距离为m的反射微波吸收板，各行之间的距离为n，各行之间的高度差为0～0.5L1；a1≥1，b1≥1；
如图3所示，后反射微波吸收板阵列4在试验段1横截面的高度方向有a2行反射微波吸收板，每行反射微波吸收板包括顺气流排列的b2个距离为m的反射微波吸收板，各行之间的距离为n，各行之间的高度差为0～0.5L1；a2≥1，b2≥1。
所述的反射微波吸收板的材料为碳化硅。
所述的反射微波吸收板的表面具有阵列排列的吸波角锥。
所述的平板阵列中的反射微波吸收板的前缘均为尖劈形状；
所述的前反射微波吸收板阵列3的尾端与试验模型5前缘之间的距离A≥2L，后反射微波吸收板阵列4的前端与试验模型5后缘之间的距离B≥2L，L为试验模型5的长度。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高速风洞的反射微波吸收装置，其特征在于，所述的反射微波吸收装置为沿高速风洞来流方向，顺气流安装在高速风洞的风洞喉道(2)的后方，分别位于试验段(1)的前段、试验模型(5)前方的前反射微波吸收板阵列(3)，和位于试验段(1)的后段、试验模型(5)后方的后反射微波吸收板阵列(4)；前反射微波吸收板阵列(3)和反射微波吸收板阵列(4)均为平板阵列；
反射微波吸收板顺气流方向的长度为L1＝(1/6～1/4)*W，W为试验段(1)的长度；反射微波吸收板的高度为L2＝(1/6～1/4)*H，H为试验段(1)横截面的高度；反射微波吸收板的厚度为L3＝1mm～3mm；
前反射微波吸收板阵列(3)在试验段(1)横截面的高度方向有a1行反射微波吸收板，每行反射微波吸收板包括顺气流排列的b1个距离为m的反射微波吸收板，各行之间的距离为n，各行之间的高度差为0～0.5L1；a1≥1，b1≥1；
后反射微波吸收板阵列(4)在试验段(1)横截面的高度方向有a2行反射微波吸收板，每行反射微波吸收板包括顺气流排列的b2个距离为m的反射微波吸收板，各行之间的距离为n，各行之间的高度差为0～0.5L1；a2≥1，b2≥1。
2.根据权利要求1所述的用于高速风洞的反射微波吸收装置，其特征在于，所述的反射微波吸收板的材料为碳化硅。
3.根据权利要求1所述的用于高速风洞的反射微波吸收装置，其特征在于，所述的反射微波吸收板的表面具有阵列排列的吸波角锥。
4.根据权利要求1所述的用于高速风洞的反射微波吸收装置，其特征在于，所述的反射微波吸收板的前缘为尖劈形状。
5.根据权利要求1所述的用于高速风洞的反射微波吸收装置，其特征在于，所述的前反射微波吸收板阵列(3)的尾端与试验模型(5)前缘之间的距离A≥2L，后反射微波吸收板阵列(4)的前端与试验模型(5)后缘之间的距离B≥2L，L为试验模型(5)的长度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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