对典型弹体的电磁仿真数值分析
2011-12-28谢鹏浩胡小锋
谢鹏浩，胡小锋，刘 进
（军械工程学院静电与电磁防护研究所，河北石家庄 050003）
对典型弹体的电磁仿真数值分析
谢鹏浩，胡小锋，刘 进
（军械工程学院静电与电磁防护研究所，河北石家庄 050003）
为了研究某型弹药的电磁耦合规律，利用电磁仿真软件FEKO建立了弹体模型和所需的电磁环境。研究得到：弹体与引信壳体的屏蔽效能随频率变化的规律；在弹体内部腔体存在谐振频点，存在电磁耦合场的增强区域；引信内部存在谐振频点，存在电磁耦合场的增强区域。
仿真；弹体；电磁耦合
随着电子技术的飞速发展和在弹药上的广泛应用，信息化、智能化、精确制导弹药正陆续装备部队。国外对带有金属包装的电子设备大多采用实体建模仿真，其内部电路的电磁耦合规律比较准确。中国大多数关于孔缝电磁耦合规律的研究主要针对小尺寸金属壳体开展，利用时域有限差分法等对单一简易孔缝模型进行仿真，考虑电子设备内部组件布局等因素的较少，电磁场与电子设备的耦合作用机理有待进一步完善［1－5］。弹药壳体也不例外，其并非完全封闭，在引信与战斗部连接处有缝隙。
1 对典型弹药的物理建模
1．1 电磁仿真软件的选择
FEKO以矩量法为基础，采用了多层快速多级子算法，在保持精度的前提下大大提高了计算效率，并将矩量法与高频分析方法相结合，从而解决雷达散射截面（RCS）、开域辐射、电磁兼容中的各类电磁场分析问题。因此，笔者选用电磁仿真软件FEKO进行仿真计算。
1．2 频点和弹药外部电磁环境的选择
在实验频率和弹药外部仿真环境的选择方面，参考GJB1389A—2005《系统电磁兼容性要求》中的相关规定。该标准给出了电爆装置暴露于其中并且不应意外点火的外部电磁环境。实验中根据需要选用其中的一部分，如表1所示。该标准中电场的单位是V／m，在仿真计算结果分析过程中用dBV／m更为合适，以便于弹体屏蔽效能的计算。仿真电磁环境的建立，是以GJB 1389A—2005为准，利用FE－KO中的A0设定线极化平面电磁波场，见图1。在A0中选择“New source”，“Linear”，依照表1设定其电场强度，分2种情况：θ和φ均为0°，沿x轴方向；θ和φ分别为90°和0°，沿z轴方向。由于弹体关于z轴成轴对称，所以电磁波沿y轴方向情况可以参照沿x轴方向的情况。
表1 电磁辐射对军械危害的外部电磁环境
1．3 物理模型的建立
为了进行实体建模，对某型自行火箭炮杀伤爆破燃烧弹进行了尺寸测量，参考相关资料，建立模型如图2所示，以弹体的底部中心为坐标原点，弹体的中心轴为z轴，建立直角坐标系。整个弹体为轴对称模型。弹体（含引信）的总体长度为1 065 mm，弹体主要材料为D60，设定其电导率为107S／m，相对磁导率为1。
图1 A0平面波参数设置
2 仿真结果分析
图2 弹体的仿真模型图
仿真计算区域的坐标区间为｛x∈［－0．3，0．3］，y∈［－0．3，0．3］，z∈［－0．3，1．3］｝。
在引信内部中心位置屏蔽效能基本一致，引信头部附近的电场基本正常，无明显反射现象；弹体内部的屏蔽效能大部分频率大于60 dB，随着频率的升高，数值呈现下降的态势，谐振频率为135，560 MHz（参见图3）。
引信头部附近的电场基本正常，无明显反射现象，在引信内部中心位置屏蔽效能随着频率的升高，数值呈现下降的态势，谐振频率为2．9 GHz；弹体内部的屏蔽效能在频率为2 GHz以上时小于60 d B，随着频率的升高，数值呈现下降的态势，谐振频率为2，2．3，2．9 GHz（参见图4）。
TM153
A
1008－1542（2011）12－0100－04
2011－06－20；责任编辑：陈书欣
谢鹏浩（1982－），男，河北辛集人，硕士研究生，主要从事电磁防护理论与技术方面的研究。
