弗朗西斯科·洛萨诺

• KTH 皇家理工学院

现代战场环境基于符合技术进步的高性能传感器。正在变成电子战。从飞机或船舶上释放 红外或射频 带带雷达波、声波和太阳反射 （太阳反射）检测和跟踪光信号等。可用于各种军事任务的飞机和船只的数量 对于该行，Stealth 会减少这些信号。技术是必不可少的，而提高武器系统的生存能力又是什么呢？（鲍尔，2003 年）。

发达国家正在积极进行研究以提高生存能力和检测能力（Mahulikar 等人，2007 年），但核心技术得到全面保护，防止泄露到海外。因此，韩国最近 RCS（雷达散射截面）有所下降 和减少红外辐射（Park et al.， 2008）。

其中，红外信号减少技术保证了飞机的生存能力。作为核心技术之一，它是红外发射的主要原因 飞机发动机的热源、发动机废气和太阳反射等。主要目的是减少 我正在制作它。这些技术提供来自发动机和喷嘴的 IR（嵌入式信号） 可分为还原设计、排气羽流温度下降和外皮冷却（Kang等人，2014）。

在本研究中，飞机发出的红外信号被减少 我们设计了一个可以做到的红外反射器。这是一个通用的 敌机发出的红外辐射 当红外反射层内外放置并沿某个方向发射时，作为起毛结构，它具有减少红外线的检测效果。它可以作为蓬勃发展的结构。为此，形状是最佳的 基于相场法，这是一种设计方法 通过引入 IR 反射器的结构设计方法得出 IR 反射器的最佳形状 我做了。本研究的解释过程基于 COMSOL 的商业软件包 （射频）它是使用 Radio Frequency 模块进行的。

拓扑最优设计满足设计的目标和约束。这是找到物质最佳分布的方法之一。一般 通过查找目标函数对设计变量变化的敏感性来设计变异 更新数值并优化从初始形状开始的材料分布 （Bendsøe 和 Sigmund， 2003）. 这种拓扑优化设计方法在方法上是 ISO- 从几何拓扑最优设计 （Ahn and Cho， 2013）， 在应用领域，方法和应用领域正在扩大到包括使用电磁波的领域（Lim et al.， 2014）。垂直入射的红外波通常被垂直反射， 它出来了，但它是由电介质组成的反射层。通过相位设计将反射波的方向偏转到特定方向， 通过发射径向发射的红外线， 它旨在被控制，以便它向方向发射。

设计区域 反射层的尺寸定义为 48 μm 宽和 0.3 μm 高。它由 2000×30 个方形元素组成。设计区域的材质是 使用空气和氧化锌 （ZnO），并使用金属箔 银 （Ag） 用于膜。设计过程中需要折射率

它被用作本册的物理性质值，与表 1 对应的红外波长 根据该值指示折射率。分析区域中的所有外径 在该系统中，为了防止波的重新反射引起的放大现象，PML （完美匹配的图层）。

入射红外波 TM （Transverse Magnetic） 模式 假设磁场 （Magnetic 字段）是垂直事件。波长为 3μm 的中红外波 最佳设计过程在准 （quasi） 中进行，波长范围以获得最佳形状 我们测试了不良反应。目标函数的测量区域是对称结构。分为两部分，以调节反射光的方向 set，该区域的测量值是能量流 选择表示名称的坡印廷向量值 是。

对于设计区域完全由 ZnO 组成的早期模型， 一项分析的结果如图 3 所示，波是测量区域。确认他们中的大多数没有进展，并重新反映在入场方向上。你可以这样做。此外，表 2 中的标准化 neck 指示 red 函数的值。如图 4 所示，磁场分数 大炮不会根据初始  值变化太大，但根据预期的房间不会变化太大 你可以看到葱被熏香反射出来。同样，在图 5 中 如您所见，最佳形状也给出了类似的结果。你可以这样做。特别是，当值为 0.6 和 0.7 时，表 2 显示 目标函数的规范化值相似，最终形状几乎相同。可以确认它是从以下来源得出的：此外，目标函数 result 值为 就 quane 而言，初始值  为 0.5，使用效果更好 你可以看到你可以得到一个教训。

在本研究中，我们将设计红外隐形结构的基本概念 我们设计了一个红外反射层，以及 3μm 的中红外波 以它为入场条件，推导出最佳形状。Presented Fee 使用基于 Izu field 法的结构优化方法，初始方法 isfield 参数的值、体积约束和扩散系数 更改值并进行分析。目标函数的值为 将测区中计算的指向向量值替换为初始模型的结果值 表示为 的标准化值。

根据目标函数的值，显示最佳性能的目标函数 与早期型号相比，Dell 被选为最佳结果。结果是增加了 7.43 倍。关于最优模型

灰色密度部分基于相场参数值 0.5。该模型显示目标函数值增加了 7.64 倍。C. 此外，通过根据最佳模型更改入射波长， 检查了磁极带中反射层的影响。

通过这项研究的结果，基于相场法的相位优化 该设计方法也可用于中红外区域的结构设计。它适用，结果是红外隐身的基本概念 可以确认它可以用作设计。

该文基于相场法的结构优化，提出了针对红外隐身效应的红外反射器设计。确定分析模型以实现入射红外波反射到所需方向的设计。设计过程是最大化位于目标区域的测量域的目标值，并将设计目标设置为代表能量通量的坡印廷矢量值。根据与相场法相关的一些参数值的变化得到优化结果。选择具有最大目标值的模型作为最终最优模型。使用截止方法修改最佳模型以消除灰度，并确认性能得到改善。此外，为了检查中波红外范围 （MWIR） 的预期效果，通过改变输入波长进行了分析。有限元分析和优化过程通过使用商业软件包 COMSOL 结合 Matlab 编程来执行。

由于使用红外光的武器系统的发展，飞机的生存面临重大威胁。因此，红外隐身技术对于提高飞机的生存能力非常重要。本文通过数值分析，根据实际飞行环境中飞机表面温度和周围背景对红外信号进行分析，并在此基础上提出了红外隐身飞机表面结构发射率的指导原则，并验证了其性能。数值分析结果表明，根据周围背景优化飞机表面的发射率可以降低飞机与背景之间的辐射对比强度。该文基于相场法的结构优化，提出了针对红外隐身效应的红外反射器设计。确定分析模型以实现入射红外波反射到所需方向的设计。

在这项研究中，设计了一种红外反射器，可以减少从机载物体发出的红外信号。这是一种通过在机体内外放置红外反射层，从机身径向发射到一定方向的红外线，F-35A 是美国洛克希德马丁公司的隐形战斗机，几乎被决定为韩国空军的下一架战斗机 （F-X）。

7 月 22 日，一名参谋长联席会议官员宣布：“我们决定从 2018 年开始购买 40 架 F-35A 作为下一款具有先进隐身能力和电子战能力的战斗机。
尽管如此，由于展示了敌人雷达的不可察觉性以及未来将超过隐形技术的反隐身技术的发展，围绕下一代战斗机的引入的怀疑并没有消失。备受争议的隐身技术和隐身检测技术是什么？的结构，可以作为一种结构来达到减少红外线的检测效果。为此，引入了一种基于相场法的结构设计方法，该方法是形状最优设计的方法之一，用于推导出红外反射镜的最优形状。

在战争的早期阶段，攻击者的能力非常重要。这是因为他们是第一个偷偷飞入敌人心脏，瘫痪防空，掌握战争主动权的人。
对这架攻击机来说，最具威胁性的是防空系统。探测雷达从各个方向监视目标，检测空中目标的大致位置，跟踪雷达根据探测雷达接收到的数据专注于它找到的目标。这些雷达的作用对于指挥官做出发射导弹的最终决定非常重要。

洛克希德马丁公司的 F-35A 已成为下一代战斗机的领导者，被认为是最先进的隐形技术，可以抵消敌人的防空系统。F-35A 的一个关键设计技术是使雷达散射截面 （RCS） 尽可能小，专家表示，“当雷达波与撞击截面成直角时，雷达波会正确反弹。为此，隐形飞机采用的技术显着改变了具有最大反射值的座舱盖的形状、机翼的正面和水平控制面、喷气发动机的进气口、垂直尾翼和发动机的风扇。首先，在RCS值最大的进气口的情况下，它被制成S形曲线，这样雷达波在被反射时不会直线出去，大的缩回机翼，以及 “混合翼 ”的身体结构，腰部很窄。如果对其应用了雷达吸收材料 （RAM），则军用 X 波段雷达将无法正确检测到它。

飞机中使用的红外隐身技术通过使用内部散热器、低发射率材料或超材料来控制表面温度和发射率来降低红外信号。然而，飞机的一个部分使用这项技术受到限制，那就是天线罩。特别是，天线罩应具有特定射频的透射率，因此，发射率控制表面等常见的隐形技术不能应用于天线罩表面。在这项研究中，我们开发了适用于天线罩表面的红外隐身金属纳米涂层。

通过将飞机视为各向异性 IR 源，描述了超音速飞机对红外 （IR） 制导导弹的敏感性分析。在以前的分析中，超音速飞机被认为是点源;然而，这种假设导致对易感性的高估。此处描述的程序解决了这个高估问题，并进行了更详细的敏感性分析。通过使用辐射和传导求解器对计算流体动力学进行耦合仿真，获得详细的温度分布，包括空气动力学加热表面和热发动机部件。使用计算出的飞机表面温度，计算中波长 IR 和长波长 IR 波段的 IR 特征水平，作为检测方面的函数。进行了敏感性分析，考虑了空对空导弹的燃尽射程以确定致命射程。研究了 MWIR 和 LWIR 波段以及各种探测角度（包括正面和背面）的致死范围。通过比较每个检测波段和方面的致死区域的变化，确定了使用 IR 特征减少技术降低易感性的有效方法。

飞机红外物理场的仿真主要集中在飞行过程中红外特性的变化，这也是飞行仿真的重要组成部分。它作为一种可靠的红外电阻性能验证方法，对提高飞机的运行能力起着重要作用。本文主要关注了红外仿真过程中流场数据的生成和变换过程，实现了基于异构映射方法的标准稀疏网格下X43A红外特性的渲染。

针对红外隐身效应的红外反射器设计。确定分析模型以实现入射红外波反射到所需方向的设计。设计过程是最大化位于目标区域的测量域的目标值，并将设计目标设置为代表能量通量的坡印廷矢量值。根据与相场法相关的一些参数值的变化得到优化结果。选择具有最大目标值的模型作为最终最优模型。使用截止方法修改最佳模型以消除灰度，并确认性能得到改善。此外，为了检查中波红外范围 （MWIR） 的预期效果，通过改变输入波长进行了分析。有限元分析和优化过程通过使用商业软件包 COMSOL 结合 Matlab 编程来执行。

连续状态变量（如位移）非线性地依赖于二进制设计变量，这通常会导致混合整数非线性规划 （MINLP） 问题。一类方法，包括带惩罚的固体各向同性材料 （SIMP） 方法 [12] 和拓扑代表性方法，如水平集 [13] 和相场，通常将二元 （0/1） 设计变量松弛为连续变量（在 0 和 1 之间变化）。通过这种方式，可以避免处理混合整数规划问题，从而允许使用基于梯度的非线性优化器（例如移动渐近线法 （MMA） ）来解决生成的连续非线性优化问题。引入非线性插值函数可以增加问题的非线性，并为得到的优化目标增加额外的局部最小值。此外，为了在优化设计中恢复所需的材料布局的二进制（黑/白）拓扑，还需要额外的努力，例如像SIMP [18]中那样将连续变量转换为二进制表示的Heaviside投影，以及像FP [19,20]中那样强制灰色元素向0/1设计演变的浮动投影（FP）约束;或者，需要求解一个额外的偏微分方程，控制空隙相和固相之间界面的演变，如能级集和相场 方法。

根据与相场法相关的一些参数值的变化得到优化结果。选择具有最大目标值的模型作为最终最优模型。使用截止方法修改最佳模型以消除灰度，并确认性能得到改善。此外，为了检查中波红外范围 （MWIR） 的预期效果，通过改变输入波长进行了分析。有限元分析和优化过程通过使用商业软件包 COMSOL 结合 Matlab 编程来执行。

使用稳态和非稳态二维雷诺平均 Navier Stokes 分析了在稳态和脉动流注入状态下发生的流动现象，从而精确评估了热负荷和减阻。稳定的超音速喷射在热负荷和空气动力阻力方面产生最大的减少，而亚音速或波动喷射也可以在降低冷却质量流速的情况下提供显着改善。此外，观察到并分析了导致非对称流动拓扑的 Coanda 效应，以减小注射口尺寸。这种 Coanda 效应是由于从注入口到主流的突然膨胀造成的，它导致前缘的流动拓扑变得不对称，尽管问题完全对称。这是文献中首次记录了超音速翼型前缘注射的这种现象。此外，它还能够为超音速流中的前缘激波拓扑和流动结构设计新颖的流体控制策略。

为了实验研究对空气动力学和气动声学振荡的影响，具有 1.5 马赫自由流的矩形腔 （L/D=5.67） 在前缘吹气中受到较大的时间变化。非稳态压力数据是通过压敏涂料和离散压力传感器获得的。基线（无吹扫）和连续吹扫条件的比较证实，前沿吹扫大大减轻了表面压力波动。瞬态关闭实验表明，表面压力波动的急剧增加与前缘槽下游尾流区域的压力响应密切相关。此外，与模式 2 相比，模式 1 的振幅上升延迟具有统计学意义。瞬态吹气开启的反向操作几乎瞬时产生了压力波动的减少，模态振幅在短时间内衰减。对于这两种情况，都存在不同运行之间的差异，并且可能与脉冲流控制操作实例中的型腔流动条件有关。

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