被视为下一代飞行技术的高超声飞行器(速度大于5倍的音速,约6000km每小时)速度快,轨迹复杂,难以拦截,横跨大西洋航行可以在不到一个小时内完成,几个小时内在世界任何地方实现轰炸,随时实现全球隐形化打击,瓦解别国核武器。因此中国需要发展这类武器以反制,与威胁抗衡。分析超高声飞行器目标的电磁散射特性具有非常重大的意义,比如它可以在目标表面涂覆介质材料以实现隐身功能等。

体面积分方程(VSIE)是一种方便和有效的数值的方法,它是根据MoM法得到,适合运用于处理混合金属目标的问题。因为VSIE应用范围广泛,较为灵活方便,很多专家乐于研究处理关于它的问题。该方程以电场积分方程(EFIE)为基础,能简单处理矩阵方程,比如LU因子分解这类流行的直接法。然而基于其高昂的求解代价,迭代法往往被采用,我们关心它满足要求精度时总的迭代步数,即它的衡量标准是收敛速率,收敛效率又由VSIE的阻抗条件数决定。根据研究发现,体积分算子产生的阻抗条件数更好,而面积分算子的较差,因此处理电大尺寸混合目标时通常迭代收敛地很慢,抑或无法收敛,此时组合积分方程法可以用来这种问题,其重要的一点是在封闭导体结构谐振器内谐振的除去。

1.2 研究历史及现状

1.3 本文的内容安排

本文的主要工作内容是基于体面积分方程(VSIE)快速分析高超声飞行器目标电磁散射特性的问题。不论是任意外形的目标问题还是处理多种材料混合的问题,VSIE(体面积分方程)都可以得到优势发挥,它对处理复杂媒质材料的电磁散射分析方面没有任何不妥当的。以麦克斯韦方程组为基础,复杂介质的VSIE可以被推导出来,结合磁场积分方程的优势,提高阻抗矩阵性态,最终提高迭代收敛速率,显著减少其过程的步数和时间。

本文的具体内容如下所述:

第一章简要讨论了本文所研究的内容,包括研究背景,研究现状和研究它的意义,并简略介绍了本文的内容安排。

第二章对MoM法原理,一般VSIE的推导以及一些基本知识作了引导,并分析了本文所要进行的运算。

第三章对应用磁场积分方程到VSIE中作分析和仔细推导,形成混合的VSIE,并对它的阻抗与其右边向量的表达形式作了介绍,还应用原理推导出电流连续性方程的公式。

第四章对高超声飞行器目标的VSIE的快速多极子(FMM)的聚合、转移与配置因子作了详细推导,并运用该VSIE结合全文知识,对超高声飞行器的电磁散射问题作了详细分析。

第五章对本文所涉及的工作进行了仿真工作,并验证了算法的正确性。

第六章对本文的研究内容作了总结概括,并展望了接下来的研究工作。

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