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现代飞行器的安全飞行受到日益复杂的外部电磁环境的威胁,这一外部电磁环境主要由闪电半生的瞬态电磁场、静电放电、高强辐射场(High-Intensity Radiated Fields,HIRF)等构成。外部电磁场可通过机体上的舷窗、舱门边缘缝隙等通道进入舱室内部,进而由外界电缆耦合进入设备。这一复杂电磁耦合行为是民用飞机电磁环境效应(Electromagnetic Environment Effects,E3)研究的一项重要内容。 本文主要围绕外部场照射下机舱内电磁环境的有效建模方法展开了如下研究工作: 1、利用迭代物理光学(Iterative Physical Optics,IPO)分析了开口舱室内部的电磁环境,针对经典IPO法计算复杂度高、计算效率低的问题,将等效偶极距(Equivalent Dipole-Moment,EDM)法、快速偶极子法(Fast Dipole Method,FDM)和多层快速偶极子(Multilevel Fast Dipole Method,MLFDM)与IPO法相结合,来简化和加速IPO法的数值积分计算,实现了电大尺寸舱室内电磁场分布的快速计算。采用EDM可以将IPO迭代公式中的数值积分直接表达成一则解析算式,然后通过FDM将IPO积分中远场基函数之间的互作用按照聚集-转移-扩散的形式对IPO积分进行加速,最后将MLFDM与IPO法结合进一步提高了IPO的计算效率。 2、采用BLT方程分析了在外场激励下双绞线及复杂线束的场线耦合问题。对于架空双绞线,引入理想节点的概念,将双绞线等效为多导体传输线网络进行求解。同时将双绞线和屏蔽线放于线束内部,采用等效线束法和BLT方程相结合的方法,来分析复杂线束的电磁耦合问题。仿真结果表明该方法可以降低计算的复杂性,提高建模效率。然后将快速IPO法与BLT方程相结合,分析了外场激励下舱室内部双绞线和混合线束的电磁耦合问题。 3、为分析一个内部放置场搅拌器的等效缩比机身模型内静态的电磁环境分布,结合Visual fortran6.6编写的网格数据接口程序,可以充分利用有限元网格自动剖分软件PATRAN产生的模型数据,来实现机舱数学模型的建立。同时在利用快速IPO法计算机舱内电磁环境前,对机舱进行了遮挡判断,并给出了算例验证算法的正确性。