一种面向飞机设计的电磁环境效应仿真方法与流程

1.本技术涉及电磁仿真技术领域，具体涉及一种面向飞机设计的电磁环境效应仿真方法。


背景技术：

2.飞机面临日益复杂的电磁环境威胁，一方面是随着飞机用电用频设备增多，平台系统内电磁干扰越发严重，另一方面，飞机在使用过程中还面临着来自我方航母、预警机、电子战飞机产生的电磁环境以及敌方舰船、地面、飞机的雷达和电子战装备的电磁环境威胁，还面临着雷电、静电等自然电磁环境的威胁。飞机在各类电磁环境下的效应如何，直接影响了飞机的安全性和作战效能的发挥。
3.传统飞机电磁环境效应设计主要依靠采信标准、试验测试、试飞等方式进行设计、发现问题并整改，简单的采信标准的电磁环境效应设计方法不具有针对性、不可量化，可能造成欠设计或者过设计，试验需要的人力、资金、时间成本大，环境构建困难，风险性高，且需要飞机研制出来以后才可进行，发现问题整改代价高。
4.伴随着计算机和仿真软件技术的发展，近年来逐渐开始通过电磁仿真进行电磁环境效应量化设计，通过hfss、cst、feko、ads、ema3d等电磁仿真软件开展方向图、隔离度、电磁环境、信号完整性、雷电等电磁仿真计算。但目前针对飞机的电磁环境效应仿真，还没有形成规范的流程和方法，各类电磁仿真项目之间离散独立，仿真流程与飞机设计流程关联性差，不能够快速、系统、充分、全面的对飞机电磁兼容性进行评估，且仿真输入条件过多，仿真模型及数据复用性不高，容易出现输入条件混乱、仿真效率低等问题。


技术实现要素：

5.针对现有飞机电磁环境效应仿真及评估缺少规范的流程和方法，仿真模型及数据复用性不高，仿真效率低等问题，本发明提出一种面向飞机设计的电磁环境效应仿真及评估流程，将仿真及评估流程与飞机设计流程紧密结合，将仿真项目之间进行关联，形成类似于“流水线作业”的仿真流程，能够快速、系统、充分、全面的对飞机电磁兼容性进行评估。
6.本技术提供了一种面向飞机设计的电磁环境效应仿真方法，主要包括：
7.步骤s1、确定飞机电磁环境效应仿真及评估项目；
8.步骤s2、确定飞机研制流程，并按时间顺序划分为多个阶段；
9.步骤s3、对所述飞机电磁环境效应仿真及评估项目按各阶段进行分类，确定每个阶段需要完成的飞机电磁环境效应仿真及评估项目；
10.步骤s4、确定各飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系。
11.优选的是，步骤s2中，所述多个阶段包括立项论证阶段、方案设计阶段以及详细设计阶段。
12.优选的是，步骤s3中，确定每个阶段需要完成的飞机电磁环境效应仿真及评估项目包括：
13.立项论证阶段需完成的仿真项目包括：天线性能仿真及评估、天线布局仿真及评估、飞机外部电磁环境仿真及评估；
14.方案设计阶段需要完成的仿真项目包括：天线性能仿真及评估、天线布局仿真及评估、天线间隔离度仿真及评估、飞机外部电磁环境仿真及评估、飞机内部电磁环境仿真及评估、雷电附着点仿真及雷电分区、雷电流分布仿真及评估、静电分布仿真及评估、屏蔽效能仿真及评估、频谱兼容性仿真及评估；
15.详细设计阶段需要完成的仿真项目包括：天线布局仿真及评估、天线间隔离度仿真及评估、电磁辐射对人员危害仿真及评估、电磁辐射对军械危害仿真及评估、电磁辐射对燃油危害仿真及评估、雷电直接效应仿真及评估、雷电间接效应仿真及评估、线束辐射特性仿真及评估、线束间串扰特性仿真及评估、线束辐照敏感特性仿真及评估、屏蔽效能仿真及评估、频谱兼容性仿真及评估、飞机编队间天线干扰耦合仿真及评估、飞机编队间电磁环境仿真及评估、复杂电磁环境适应性仿真及评估。
16.优选的是，步骤s4中，通过对电磁环境效应仿真项目所处的研制阶段及输入及输出，确定各飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系。
17.优选的是，步骤s4中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系包括：
18.首先进行天线性能仿真及评估，其次进行天线布局仿真及评估，之后进行天线隔离度仿真及评估，最后进行频谱兼容性仿真及评估；以及
19.首先进行天线性能仿真及评估，其次进行天线布局仿真及评估，最后进行飞机外部电磁环境仿真及评估。
20.优选的是，步骤s4中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系包括：
21.首先进行屏蔽效能仿真及评估与飞机外部电磁环境仿真及评估，其次进行飞机内部电磁环境仿真及评估，最后进行电磁辐射对人员危害仿真及评估或者电磁辐射对军械危害仿真及评估或者电磁辐射危害仿真及评估。
22.优选的是，步骤s4中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系包括：
23.首先进行雷电附着点仿真及雷电分区，其次进行雷电流分布仿真及评估，之后进行雷电直接效应仿真及评估，最后进行雷电间接效应仿真及评估。
24.优选的是，步骤s4中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系包括：
25.首先进行飞机内部电磁环境仿真及评估，其次进行线束辐照敏感特性仿真及评估。
26.优选的是，步骤s4中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系包括：
27.首先进行线束辐射特性仿真及评估，其次进行线束间串扰特性仿真及评估。
28.优选的是，步骤s4中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系包括：
29.首先进行飞机编队间天线干扰耦合仿真及评估与飞机编队间电磁环境仿真及评
估，其次进行复杂电磁环境适应性仿真及评估。
30.按照本技术的流程开展电磁环境效应仿真计算及评估，能够有效的提高飞机电磁环境效应仿真效率，发现并评估飞机电磁兼容性问题，为飞机电磁环境效应量化设计提供依据。本技术应用于航空电磁兼容设计方面，也可应用于车辆、舰船、导弹等其他武器装备的电磁环境效应仿真及评估。
附图说明
31.图1是本技术面向飞机设计的电磁环境效应仿真方法的不同飞机研制阶段需要完成的电磁环境效应仿真示意图。
32.图2是本技术面向飞机设计的电磁环境效应仿真方法的流程图。
具体实施方式
33.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
34.本技术提供了一种面向飞机设计的电磁环境效应仿真方法，如图1所示，主要包括：
35.步骤s1、确定飞机电磁环境效应仿真及评估项目；
36.步骤s2、确定飞机研制流程，并按时间顺序划分为多个阶段；
37.步骤s3、对所述飞机电磁环境效应仿真及评估项目按各阶段进行分类，确定每个阶段需要完成的飞机电磁环境效应仿真及评估项目；
38.步骤s4、确定各飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系。
39.步骤s1中，飞机电磁环境效应仿真及评估项目包括：天线性能仿真及评估、天线布局仿真及评估、天线间隔离度仿真及评估、飞机外部电磁环境仿真及评估、飞机内部电磁环境仿真及评估、电磁辐射对人员危害仿真及评估、电磁辐射对军械危害仿真及评估、电磁辐射对燃油危害仿真及评估、雷电附着点仿真及雷电分区、雷电流分布仿真及评估、雷电直接效应仿真及评估、雷电间接效应仿真及评估、静电分布仿真及评估、线束辐射特性仿真及评估、线束间串扰特性仿真及评估、线束辐照敏感特性仿真及评估、屏蔽效能仿真及评估、频谱兼容性仿真及评估、飞机编队间天线干扰耦合仿真及评估、飞机编队间电磁环境仿真及评估、复杂电磁环境适应性仿真及评估等。
40.在一些可选实施方式中，步骤s2中，所述多个阶段包括立项论证阶段、方案设计阶段以及详细设计阶段。不同研制阶段仿真项目存在重叠是因为伴随着飞机研制的进行，飞机及配套系统可能存在方案的不断完善或状态的变化，需要进行迭代优化仿真。
41.在一些可选实施方式中，步骤s3中，确定每个阶段需要完成的飞机电磁环境效应仿真及评估项目包括：
42.立项论证阶段需完成的仿真项目包括：天线性能仿真及评估、天线布局仿真及评估、飞机外部电磁环境仿真及评估；
43.方案设计阶段需要完成的仿真项目包括：天线性能仿真及评估、天线布局仿真及评估、天线间隔离度仿真及评估、飞机外部电磁环境仿真及评估、飞机内部电磁环境仿真及评估、雷电附着点仿真及雷电分区、雷电流分布仿真及评估、静电分布仿真及评估、屏蔽效能仿真及评估、频谱兼容性仿真及评估；
44.详细设计阶段需要完成的仿真项目包括：天线布局仿真及评估、天线间隔离度仿真及评估、电磁辐射对人员危害仿真及评估、电磁辐射对军械危害仿真及评估、电磁辐射对燃油危害仿真及评估、雷电直接效应仿真及评估、雷电间接效应仿真及评估、线束辐射特性仿真及评估、线束间串扰特性仿真及评估、线束辐照敏感特性仿真及评估、屏蔽效能仿真及评估、频谱兼容性仿真及评估、飞机编队间天线干扰耦合仿真及评估、飞机编队间电磁环境仿真及评估、复杂电磁环境适应性仿真及评估。
45.在一些可选实施方式中，步骤s4中，通过对电磁环境效应仿真项目所处的研制阶段及输入及输出，确定各飞机电磁环境效应仿真及评估项目的先后顺序及递进关系。通过对电磁环境效应仿真项目所处的研制阶段及输入、输出分析，可以发现不同仿真项目之间存在着类似于“流水线作业”的传递关系，即前一仿真项目的结果，可以作为后一仿真项目的输入。通过对飞机研制所有仿真项目的输入、输出进行整理，建立类似于“流水线作业”的飞机电磁环境效应仿真及评估流程，便于统一仿真输入条件，重复利用仿真模型及部分仿真结果，能够大幅提高仿真效率。
46.通过分析各电磁环境效应仿真输入、输出，在飞机研制过程中，不同的电磁环境效应仿真项目存在先后顺序和递进关系，可获得如下关系：1、首先进行天线性能仿真及评估，其次进行天线布局仿真及评估，之后进行天线隔离度仿真及评估，最后进行频谱兼容性仿真及评估；以及首先进行天线性能仿真及评估，其次进行天线布局仿真及评估，最后进行飞机外部电磁环境仿真及评估。
47.2、首先进行屏蔽效能仿真及评估与飞机外部电磁环境仿真及评估，其次进行飞机内部电磁环境仿真及评估，最后进行电磁辐射对人员危害仿真及评估或者电磁辐射对军械危害仿真及评估或者电磁辐射危害仿真及评估。
48.3、首先进行雷电附着点仿真及雷电分区，其次进行雷电流分布仿真及评估，之后进行雷电直接效应仿真及评估，最后进行雷电间接效应仿真及评估。
49.4、首先进行飞机内部电磁环境仿真及评估，其次进行线束辐照敏感特性仿真及评估。
50.5、首先进行线束辐射特性仿真及评估，其次进行线束间串扰特性仿真及评估。
51.6、首先进行飞机编队间天线干扰耦合仿真及评估与飞机编队间电磁环境仿真及评估，其次进行复杂电磁环境适应性仿真及评估。
52.本技术提出的一种面向飞机设计的电磁环境效应仿真及评估流程，与飞机研制阶段紧密结合，不同仿真项目之间紧密关联，流程规范、简洁且有效，能够大幅度提高仿真效率，提高仿真模型及数据的重复利用率，便于统一仿真输入条件，保证设计的一致性，能够快速、系统、充分、全面的对飞机电磁兼容性进行评估。
53.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在
本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。