功能梯度材料在隐身方面的应用

功能梯度材料由于具有新颖的材料设计内涵、优异的特性以及广泛的应用前景,而受到科研工作者的广泛关注和高度重视。本文介绍了功能梯度材料的发展状况,综述了国内外的以聚合物为主体的功能梯度材料在声隐身与电磁波隐身方面的应用现状,探讨了功能梯度材料在声隐身与电磁波隐身方面进一步发展的方向和应用前景。     

水下目标吸声材料和结构的研究

全面了解和掌握水下吸声材料及结构在应用频率范围内其不同温度、压力等环境下的声学性能,对于水下目标结构的声隐身设计具有重要意义.结合近年来水下目标吸声材料和结构的应用及研究,从材料声学设计的角度,讨论了水下吸声材料的声学特性和研究进展.还对水下吸声结构的形式、吸声机理和应用情况进行了归纳和评述.最后预测了水下目标吸声材料和结构的发展趋势.     

水下声学超材料研究

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、声隐身、波束控制以及超分辨成像等功能。声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂。水下研究的主要难题有尺度大、低频性能差、不耐静水压力等,针对此类问题,国内外研究者做了很多相关工作。水声超材料的发展历程经历了多个阶段。经典的局域共振型水声超材料的一系列优化措施是对实现水下宽带、低频吸声的探索;超晶格超表面复合结构的声二极管对实现噪声控制、声学通讯、目标探测等起到重要影响;其他比如水声隐身斗篷、水声学棱镜等应用也具有不错的前景。由此可见声学超材料在水下的研究潜力是巨大的。     

智能隐身材料的研究现状

智能隐身材料由于具有传感、控制、执行的能力,获得了比常规隐身材料更优越的功能,本文概述了智能隐身材料的研究现状,并对智能隐身材料的主要研究方向为智能蒙皮、可见光及红外智能隐身、智能声隐身和雷达波智能隐身分别作了简要介绍。     

超弹性橡胶材料分层圆孔蜂窝防护覆盖层动态压缩行为及性能研究

针对如何设计具有良好抗冲击性能的舰船湿表面敷设橡胶材料防护覆盖层,以舰艇水下抗冲击防护为背景,借鉴功能梯度材料概念,对四种结构分层圆孔周期蜂窝覆盖层在横向匀速加载下的压缩行为及力学性能进行研究。在利用不同本构模型对材料试验数据进行拟合基础上选择合适模型;分析变形特征、支反力峰值、峰值时间及吸能的压缩行为及力学特性;研究压缩速度、胞元大小、排布对压缩性能影响。研究结果对该类覆盖层动力学特性认识有一定指导作用,同时亦为水下非接触性爆炸下防护覆盖层选用与多目标优化设计提供参考。     

水下非接触性爆炸下分层圆孔覆盖层动响应及抗冲击性能研究

在舰船湿表面敷设橡胶材料防护覆盖层是应用广泛且能有效提高水下非接触性爆炸抗冲击性能的方法。以舰艇的水下抗冲击防护为背景,借鉴功能梯度材料的概念,对四种分层圆孔蜂窝覆盖层在水下非接触性爆炸作用下的动响应及抗冲击性能做了研究。先利用不同的超弹性本构模型对材料试验数据进行拟合,在此基础上选择合适的模型,讨论冲击波压力幅值、胞元大小、排布对响应特点和抗冲击性能的影响。研究结果对水下非接触性爆炸下该覆盖层的抗冲击性能和机理认识有一定指导作用,为新型防护覆盖层的选用和进一步优化设计提供参考。     

夹层复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

本文对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹层吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹层复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹层复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹层复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹层复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力大大提高。     

水下吸声夹芯复合材料的声学性能

基于水下目标消声覆盖层的承载和隐身一体化需求,通过分析水下消声材料吸声机理,设计了一种水下吸声夹芯复合材料。合理选择材料组分制备了芯材声学试样,测量了声速、复模量、损耗因子等声学参数;采用脉冲声管试验声学性能与理论计算结果一致;33mm厚聚氨酯改性环氧基微珠(PUEPM)配方试样声学性能要优于环氧基微珠吸声体(EPM),5KHz以上频段吸声系数达到0.7;样机消声水池试验表明,水背衬时夹芯吸声结构样机平均吸声系数大于0.5。     

水下吸声夹芯复合材料的声学性能EI北大核心CSCD

基于水下目标消声覆盖层的承载和隐身一体化需求,通过分析水下消声材料吸声机理,设计了一种水下吸声夹芯复合材料。合理选择材料组分制备了芯材声学试样,测量了声速、复模量、损耗因子等声学参数;采用脉冲声管试验声学性能与理论计算结果一致;33mm厚聚氨酯改性环氧基微珠(PUEPM)配方试样声学性能要优于环氧基微珠吸声体(EPM),5KHz以上频段吸声系数达到0.7;样机消声水池试验表明,水背衬时夹芯吸声结构样机平均吸声系数大于0.5。     

阻抗和厚度梯度变化准周期结构水下声学特性研究EI北大核心CSCD

周期结构在减振降噪、滤波等方面具有很大的应用潜力。功能梯度材料是近年出现的具有优良性能的新型复合材料。为了满足水下低频宽带应用的要求,将周期结构和功能梯度材料相结合,提出了厚度和阻抗梯度变化的准周期结构。利用传递矩阵法,对厚度和阻抗梯度变化的准周期结构进行了反射系数的仿真,与周期结构带隙特性进行了比较,分析了厚度与阻抗对准周期结构带隙的影响,最后根据仿真结果制备了试验样品,进行了水下验证试验。研究结果表明,厚度和阻抗梯度变化的准周期结构,第一带隙具有更低的起始频率与更高的截止频率,阻抗梯度变化对准周期结构带隙特性的影响大于厚度梯度变化。研究结果可为利用准周期结构实现水下低频宽带的减振降噪提供参考。     

敷设空腔覆盖层水下复杂目标的声散射特性研究

研究敷设空腔覆盖层水下复杂目标的声散射特性具有重要的意义。首先通过建模软件构建目标模型，然后利用分层近似法，结合多层介质的传递矩阵方法，将含有变截面空腔的吸声覆盖层分为多个可视为圆柱空腔结构的薄层，进而实现复合结构的声反射系数的求解，最后利用基于戈登(Gordon)积分的板块元方法对目标强度进行预报，并针对复杂目标提出基于光线投射的可见面元判别方法。在此基础上，以BeTSSi Ⅱ标准模型为例，研究敷设空腔覆盖层的水下复杂目标的声散射方位特性和频率特性。结果表明：文中提出的基于光线投射的可见面元判别方法可以快速有效地提供板块元方法所需的可见面元；板块元方法对BeTSSi Ⅱ标准模型的预报结果可以很好地反映其目标强度的特征及其变化规律；模型敷设空腔覆盖层可以有效降低目标强度，与敷设等厚均匀覆盖层时相比，复合结构声反射系数曲线的第一谷值频率降低，在频率较低时敷设空腔覆盖层的吸声效果更好，可以进一步减小目标强度。该研究有助于实际工程中实现对水下平台散射特性的快速预报。     

水下结构去耦覆盖层的动力吸振器效应研究

去耦覆盖层的低频减振降噪是水下结构声辐射的一个难点问题。采用模态分解法和粘弹性阻尼流体传递矩阵模型,建立了敷设去耦覆盖层的四端简支撑矩形板水下振动和声辐射模型。分析了去耦覆盖层的减振降噪特性,研究了去耦覆盖层的物理参数(如杨氏模量、损耗因子、密度等)对板的均方振速和辐射声功率的影响规律。研究结果表明:对于板的单个振动模态,板-去耦覆盖层-流体系统可看作是一个两自由度系统,它具有两个共振频率和一个反共振频率,去耦覆盖层会引入类似动力吸振器的效应;针对具体结构,通过合理调整去耦覆盖层的参数,能够充分利用动力吸振器效应,有效降低水下结构低频振动与声辐射。     

掺杂氧化物半导体在复合隐身方面的研究进展

从掺杂氧化物半导体材料的隐身理论、复合隐身研究方向以及研究进展等方面,介绍了掺杂氧化物半导体在隐身材料方面的研究现状。     

超材料隐身理论应用于多物理场的研究进展

超材料指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料,其物理性质不取决于其组成材料本身,而是由单元结构所决定。超材料对物理场具有超强操控能力,因此可以突破传统材料的物理极限,实现诸多新颖功能和重要应用。变换光学理论的提出及其在完美电磁隐身衣中的成功应用,大大拓展了超材料的研究范围,而且将超材料研究由电磁场调控推广到声、力、热、化学以及静电/静磁等其他多物理场,发展出一系列非电磁超材料,而隐身也作为最典型的物理场调控类型,受到广泛的研究。这些物理场往往具有相似的理论表达形式,但物理细节又各有特点,近些年超材料隐身用于多物理场的研究已经形成了一系列富有特色的研究方向。简要介绍了超材料的发展,阐述了超材料隐身的几种典型方法,还对超材料隐身在多物理场、尤其是非电磁物理场中的研究进展进行了综述介绍。     

敷设粘弹性材料的多层吸声模型阻抗匹配

研究敷设粘弹性材料多层结构的阻抗匹配方法对水下目标隐身具有重要意义。文中利用多层介质声传播理论,推导了简洁的任意多层结构模型声场特性计算公式,并结合粘弹性材料的动态特性,应用所推公式计算了水下敷设吸声材料多层模型的声场特性。借助数值分析方法,对多层结构模型各层材料特性阻抗与模型声学性能间的关系进行了仿真,探索利用模型各层特性阻抗设计模型阻抗匹配的方法。通过分析模型各层特性阻抗比例关系对模型声场特性的影响,得出其实现阻抗匹配的最优取值范围。研究结果对设计、选取吸声材料具有重要意义。     

局域共振型空腔覆盖层的低频吸声机理及调控规律研究

声学覆盖层的低频吸声特性对潜艇声隐身性能具有重要影响.综合考虑空腔型覆盖层结构和局域共振型薄膜材料的低频吸声性能,建立局域共振型空腔覆盖层的有限元模型,研究复合结构在10 Hz～2000 Hz频段内的吸声特性,并采用局域共振理论和模态分析揭示复合结构的吸声机理,进一步得到复合结构低频吸声性能的调控规律.研究结果表明:(...     

覆盖层加筋板结构水下抗爆性能对比试验研究

为提高潜艇的隐身性能,潜艇壳体表面常敷设声学覆盖层结构。声学覆盖层常设有各类空腔等特殊结构形式,在受到水下爆炸冲击波时空腔产生变形并吸收能量,对潜艇的抗冲击性能产生影响。分别对不同覆盖层及无覆盖层的加筋平板试件开展水下抗爆炸性能对比性试验研究。通过试验获取各加筋平板试件典型部位的加速度、应变响应。比较不同覆盖层对加筋平板结构的实际抗冲效果,为今后声学覆盖层的抗冲设计和研究提供参考。     

新型多频谱隐身材料及其应用研究进展

由航天科技集团七○三所、钢铁研究总院、上海技术物理研究所共同承担研制的涂料型可见光、近红外、热红外兼容cm波、mm波隐身材料研究课题,在“863”专家委员会和各级领导指导和支持下,在低比辐射率ε超细绿色颜料、不同颜色不同ε迷彩涂料、梯度阻抗匹配过渡层材料、热红外隔离层材料、雷达双功能吸收材料、多层复合制备技术、多功能制备技术、多频谱迷彩图案设计技术以及不同目标的应用技术等方面取得了突破性进展,较好地解决了可见光、近红外、热红外隐身与cm、mm波隐身兼容难题。该隐身涂层在可见光、近红外、热红外波段实现了目标图像的多频谱分割,降低了目标的平均表观温度和各个频段     

基于改进D-S证据理论的水下航行器声隐身性能评估

摘　要：针对传统水下航行器声隐身性能评估方法计算时间长、实时性不强的缺点,将评估由数值计算问题变为基于多传感器信息融合的模式识别问题来解决。通过将改进D-S证据理论模型和图像欧氏距离模型相结合,提出了一种新的水下航行器声隐身性能快速评估方法。首先利用加速度传感器测得壳体表面振动信息,抽取分析频段内每个频带的功率作为特征向量,然后通过图像欧氏距离方法进行证据生成,最后用一种改进的D-S证据合成方法进行识别分类,快速评估出航行器当前的声隐身状态。并利用计算机仿真和水下振动实验相结合的方式,通过类柱体结构模拟航行器舱段,详细讨论了方法的先进性,并研究指出了需要改进的问题。探讨了一种水下航行器声隐身性能快速评估的实现方法。     

潜艇声隐身状态快速评估研究

针对以往潜艇水下辐射声计算时间长,实时性不强的缺点,通过类柱体结构模拟潜艇舱段,研究其辐射声状态快速评估方法.利用加速度传感器测得水下类柱体结构表面振动信息,快速估算出其辐射声压,抽取分析频段内各个1/3Oct的频带声压级,作为辐射声的特征向量.并通过事先训练好的模糊支持向量机分类器,对辐射声特征向量进行识别,快速评估出当前的声隐身状态.探讨了一种潜艇声隐身状态快速评估的实现方法.