[發(fā)明專利]一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811461904.9
• 申請日: 2018-12-02
• 公開（公告）號: CN109543334B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜潮;于鐘博;王中華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 長沙惟盛赟鼎知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43228
• 代理人: 周友福

1.一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，具體包括如下步驟：

步驟1：對風(fēng)速樣本進(jìn)行采樣分析，建立風(fēng)速與時間的時程關(guān)系曲線，統(tǒng)計風(fēng)速的概率密度分布；

步驟2：對風(fēng)速的時程關(guān)系曲線進(jìn)行離散，作為分段載荷分步施加到相控陣?yán)走_(dá)陣面上；

步驟3：建立相控陣?yán)走_(dá)的流固耦合模型，將離散的風(fēng)速時程曲線分段加載到模型上，獲取相控陣陣面上的風(fēng)壓分布；

步驟4：建立相控陣?yán)走_(dá)的結(jié)構(gòu)有限元模型，將步驟1所獲取的時變風(fēng)壓分布分段加載到有限元模型上，計算得到相控陣陣面隨時間變化的位移場分布；

步驟5：將陣面上的時變空間位移場轉(zhuǎn)化為天線單元節(jié)點(diǎn)位置上隨時間變化的位移量；

步驟6：將時變的單元位移量代入機(jī)電耦合模型中，計算得到天線的陣因子時變方向圖；

步驟7：將天線單元方向圖代入陣因子方向圖中，獲取全陣的方向圖，并從方向圖中提取時變主瓣增益、波束寬度電性能參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟1中，風(fēng)載荷以風(fēng)壓形式施加在天線陣面上，將會引起相控陣?yán)走_(dá)桁架結(jié)構(gòu)和陣面的變形，造成陣元位置的偏移，而陣元位置的偏移將會影響最終相控陣?yán)走_(dá)的電磁性能，考慮風(fēng)載荷的大小和方向是隨時間不斷變化的，因此不同大小，不同方向的風(fēng)載荷將會對相控陣?yán)走_(dá)的電磁性能造成隨時間變化的動態(tài)影響。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟2中，風(fēng)載荷可分為平均風(fēng)和脈動風(fēng)，平均風(fēng)作為穩(wěn)定的一部分，可根據(jù)各地年最大風(fēng)速的極值分布確定，脈動風(fēng)作為不確定的因素，采用隨機(jī)過程方式進(jìn)行描述。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟3中，風(fēng)速的時程曲線是平穩(wěn)隨機(jī)過程，或帶有風(fēng)起步階段非平穩(wěn)隨機(jī)過程段，其本身由平均風(fēng)和脈動風(fēng)兩部分組成，對時程曲線在進(jìn)行時間上的離散，分段獲取不同風(fēng)速下的風(fēng)壓分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟4中，采用上一步驟計算得到的時變風(fēng)壓分段加載，進(jìn)行動力學(xué)分析，綜合每一段計算得到的位移響應(yīng)，獲取整個陣面的位移場分布。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟5中，天線單元的位移變化由陣面位移場對應(yīng)的每個天線單元位置的變化量等效計算得到。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟6中，機(jī)電耦合模型的陣因子方向圖函數(shù)具有如下表達(dá)式

其中，為天線方向圖函數(shù)，j為虛數(shù)，為自由空間的傳播常數(shù)，m、n分別為天線單元橫向、縱向個數(shù)，d_x，d_y為天線單元橫向和縱向的間距，Δx_0,0，Δy_0,0，Δz_0,0為初始單元誤差，cosα_x，cosα_y，cosα_z為方向?qū)?shù)，Δx_mn，Δy_mn，Δz_mn為天線單元所受風(fēng)壓的變形量，β_mn為相位差。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)風(fēng)載荷作用下相控陣?yán)走_(dá)動態(tài)電性能分析方法，其特征在于，在所述步驟7中，天線單元方向圖根據(jù)天線單元的種類不同，存在不同形式，包括喇叭天線、微帶天線、極化天線、對稱陣子天線。