對(duì)典型彈體的電磁仿真數(shù)值分析

謝鵬浩，胡小鋒，劉 進(jìn)

（軍械工程學(xué)院靜電與電磁防護(hù)研究所，河北石家莊 050003）

對(duì)典型彈體的電磁仿真數(shù)值分析

謝鵬浩，胡小鋒，劉 進(jìn)

（軍械工程學(xué)院靜電與電磁防護(hù)研究所，河北石家莊 050003）

為了研究某型彈藥的電磁耦合規(guī)律，利用電磁仿真軟件FEKO建立了彈體模型和所需的電磁環(huán)境。研究得到：彈體與引信殼體的屏蔽效能隨頻率變化的規(guī)律；在彈體內(nèi)部腔體存在諧振頻點(diǎn)，存在電磁耦合場(chǎng)的增強(qiáng)區(qū)域；引信內(nèi)部存在諧振頻點(diǎn)，存在電磁耦合場(chǎng)的增強(qiáng)區(qū)域。

仿真；彈體；電磁耦合

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和在彈藥上的廣泛應(yīng)用，信息化、智能化、精確制導(dǎo)彈藥正陸續(xù)裝備部隊(duì)。國(guó)外對(duì)帶有金屬包裝的電子設(shè)備大多采用實(shí)體建模仿真，其內(nèi)部電路的電磁耦合規(guī)律比較準(zhǔn)確。中國(guó)大多數(shù)關(guān)于孔縫電磁耦合規(guī)律的研究主要針對(duì)小尺寸金屬殼體開(kāi)展，利用時(shí)域有限差分法等對(duì)單一簡(jiǎn)易孔縫模型進(jìn)行仿真，考慮電子設(shè)備內(nèi)部組件布局等因素的較少，電磁場(chǎng)與電子設(shè)備的耦合作用機(jī)理有待進(jìn)一步完善［1－5］。彈藥殼體也不例外，其并非完全封閉，在引信與戰(zhàn)斗部連接處有縫隙。

1 對(duì)典型彈藥的物理建模

1．1 電磁仿真軟件的選擇

FEKO以矩量法為基礎(chǔ)，采用了多層快速多級(jí)子算法，在保持精度的前提下大大提高了計(jì)算效率，并將矩量法與高頻分析方法相結(jié)合，從而解決雷達(dá)散射截面（RCS）、開(kāi)域輻射、電磁兼容中的各類電磁場(chǎng)分析問(wèn)題。因此，筆者選用電磁仿真軟件FEKO進(jìn)行仿真計(jì)算。

1．2 頻點(diǎn)和彈藥外部電磁環(huán)境的選擇

在實(shí)驗(yàn)頻率和彈藥外部仿真環(huán)境的選擇方面，參考GJB1389A—2005《系統(tǒng)電磁兼容性要求》中的相關(guān)規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)給出了電爆裝置暴露于其中并且不應(yīng)意外點(diǎn)火的外部電磁環(huán)境。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)需要選用其中的一部分，如表1所示。該標(biāo)準(zhǔn)中電場(chǎng)的單位是V／m，在仿真計(jì)算結(jié)果分析過(guò)程中用dBV／m更為合適，以便于彈體屏蔽效能的計(jì)算。仿真電磁環(huán)境的建立，是以GJB 1389A—2005為準(zhǔn)，利用FE－KO中的A0設(shè)定線極化平面電磁波場(chǎng)，見(jiàn)圖1。在A0中選擇“New source”，“Linear”，依照表1設(shè)定其電場(chǎng)強(qiáng)度，分2種情況：θ和φ均為0°，沿x軸方向；θ和φ分別為90°和0°，沿z軸方向。由于彈體關(guān)于z軸成軸對(duì)稱，所以電磁波沿y軸方向情況可以參照沿x軸方向的情況。

表1 電磁輻射對(duì)軍械危害的外部電磁環(huán)境

1．3 物理模型的建立

為了進(jìn)行實(shí)體建模，對(duì)某型自行火箭炮殺傷爆破燃燒彈進(jìn)行了尺寸測(cè)量，參考相關(guān)資料，建立模型如圖2所示，以彈體的底部中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，彈體的中心軸為z軸，建立直角坐標(biāo)系。整個(gè)彈體為軸對(duì)稱模型。彈體（含引信）的總體長(zhǎng)度為1 065 mm，彈體主要材料為D60，設(shè)定其電導(dǎo)率為107S／m，相對(duì)磁導(dǎo)率為1。

圖1 A0平面波參數(shù)設(shè)置

2 仿真結(jié)果分析

圖2 彈體的仿真模型圖

仿真計(jì)算區(qū)域的坐標(biāo)區(qū)間為｛x∈［－0．3，0．3］，y∈［－0．3，0．3］，z∈［－0．3，1．3］｝。

在引信內(nèi)部中心位置屏蔽效能基本一致，引信頭部附近的電場(chǎng)基本正常，無(wú)明顯反射現(xiàn)象；彈體內(nèi)部的屏蔽效能大部分頻率大于60 dB，隨著頻率的升高，數(shù)值呈現(xiàn)下降的態(tài)勢(shì)，諧振頻率為135，560 MHz（參見(jiàn)圖3）。

引信頭部附近的電場(chǎng)基本正常，無(wú)明顯反射現(xiàn)象，在引信內(nèi)部中心位置屏蔽效能隨著頻率的升高，數(shù)值呈現(xiàn)下降的態(tài)勢(shì)，諧振頻率為2．9 GHz；彈體內(nèi)部的屏蔽效能在頻率為2 GHz以上時(shí)小于60 d B，隨著頻率的升高，數(shù)值呈現(xiàn)下降的態(tài)勢(shì)，諧振頻率為2，2．3，2．9 GHz（參見(jiàn)圖4）。

TM153

A

1008－1542（2011）12－0100－04

2011－06－20；責(zé)任編輯：陳書欣

謝鵬浩（1982－），男，河北辛集人，碩士研究生，主要從事電磁防護(hù)理論與技術(shù)方面的研究。