课题基金 / 基金详情

陶瓷基超材料雷达-红外多波段复合变频设计与主动隐身机理

批准号:
52072306
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
梅辉
依托单位:
学科分类:
无机非金属基复合材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
梅辉

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高超声速飞行器隐身技术是提高飞行器作战效能的重要手段。传统的外形结构隐身和材料涂层隐身高效易用已经发挥出巨大的优势,但外形隐身影响气动布局牺牲有效搭载;涂料隐身频带窄且固定、适应性差,属于一种被动的隐身方式。随着现代探测器技术的智能化、多样化和复合化的发展趋势,本项目提出结合陶瓷基超材料电磁设计灵活性与3D打印结构制造灵活性获得雷达红外多波段变频带、变频宽和变频强的复合变频设计实现主动隐身,满足变频探测条件下高超声速飞行器及发动机高温目标的雷达红外兼容隐身需求。研究宏观打印谐振结构单胞参数、周期排布及复合方式对陶瓷基超材料电磁特性的影响规律;研究打印体微结构成分调控的红外辐射传输及谐振干涉机制对陶瓷基超材料表面界面红外辐射性能的影响规律;揭示陶瓷基超材料梯度复合结构设计实现雷达红外变频特性的主动隐身机理。该研究有助于丰富材料雷达红外兼容隐身理论,为发展多波段主动隐身超材料提供理论支持。
英文摘要
Stealth technology of hypersonic aerocraft is an important method to improve the combat effectiveness. The conventional shape stealth design and stealth coating are highly effective and easy-to-use, which has exhibited huge advantages. Nevertheless, shape stealth design goes against the aerodynamic layout and reduces the effective loading, and stealth coating has poor adaptability with the narrow and fixed absorbing frequency band, which is a passive stealth method. With the development trend of intelligence, diversification and compounding of modern detection technology, here we propose to combine the flexible electromagnetic designability of metamaterials with the fabrication flexibility of 3D printing technology to obtain the radar-infrared compatible multiband-tunable active stealth characteristics, with the tunable frequency band, bandwidth, and intensity, which satisfies radar-infrared compatible stealth requirements of high temperature targets such as hypersonic aerocraft and aero-engine under the condition of frequency conversion detection. Main researches are included as follows: study on the influence rule of the unit cell parameters, periodic arrangement and composite mode of the 3D-printed resonant structure on the electromagnetic characteristics of ceramic matrix metamaterials; study on the influence rule of the infrared radiation transmission mechanism and resonance interference mechanism controlled by the microstructure of 3D-printed substrate on the surface-interface infrared radiation performance of ceramic matrix metamaterials; study on the active stealth mechanism of ceramic matrix metamaterials gradient composite structure design realizing radar-infrared compatible multiband-tunable characteristics. The research is helpful to enrich the radar-infrared compatible stealth theory, and provides theoretical support for the development of multiband active stealth metamaterials.
高超声速飞行器隐身技术是提高飞行器作战效能的重要手段。随着现代探测器技术的智能化、多样化和复合化的发展趋势,本项目提出结合超材料电磁设计灵活性与3D打印结构制造灵活性,实现结构功能一体化的陶瓷基吸波超材料参数化设计和一体式结构的雷达-红外多波段兼容主动隐身特性。基于参数化极小曲面结构与聚合物转化SiOC陶瓷,先后实现了具有结构功能一体化近极值吸波、温度自适应宽带吸波、不依赖相消干涉的微波黑体和一体式结构的雷达-红外多波段兼容隐身等特性的陶瓷基超材料设计与制备,获得了需求导向的陶瓷基隐身超材料结构优化设计方法与隐身机理。以高温结构型吸波材料对电磁性能和力学性能的要求为背景,对SiCf/SiCnw/Si3N4复合材料、3D打印原位自生SiCnw/SiOC陶瓷和多尺度增强连续纤维3D打印SiOC/SiC电磁性能进行研究,揭示了SiC纳米线/C组分的微结构/相组成与电磁/力学性能的关系及电磁损耗和力学作用机制,对发展高温用陶瓷基吸波材料具有重要学术价值与应用前景。以主动隐身为应用背景,基于BaTiO3陶瓷3D打印结构设计,制备了BaTiO3超材料吸波陶瓷、BaTiO3/SiC吸波复合材料和主动变频钛酸钡超材料,提供了一种基于压电陶瓷吸波超材料的设计思路,并验证了主动变频的可行性。该研究有助于丰富材料雷达红外兼容隐身理论,为发展多波段陶瓷基隐身超材料提供理论和技术支持。
大尺寸轻量化复杂结构陶瓷增强复合材料激光增材制造方法
  • 批准号:
    U22A20129
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    255.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    梅辉
  • 依托单位:
陶瓷基超材料雷达-红外多波段复合变频设计与主动隐身机理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    梅辉
  • 依托单位:
连续纤维3D打印陶瓷基复合材料的界面结构与性能规律
  • 批准号:
    51772246
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    梅辉
  • 依托单位:
CVD跨尺度制备定向CNTs/SiC的纳米界面新特性与强韧性规律
  • 批准号:
    51272210
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    梅辉
  • 依托单位:
国内基金
海外基金