[发明专利]一种高温烧蚀下有源相控阵天线电性能快速补偿方法

权利要求书

1.一种高温烧蚀下有源相控阵天线电性能快速补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确定弹载有源相控阵天线的结构参数和材料属性；

(2)根据飞行要求确定弹载有源相控阵天线随时间变化的飞行高度、飞行速度和攻角；

(3)根据步骤(2)中的飞行速度，采用等熵温度方程计算弹载有源相控阵天线的天线罩驻点温度；

(4)考虑真实气体效应，根据步骤(3)得到的天线罩驻点温度，确定高超声速飞行过程中天线罩周围空气的组成成分；

(5)根据步骤(4)得到的空气组成成分，采用瞬态热分析仿真弹载有源相控阵天线的高温烧蚀过程；

(6)提取飞行过程中某时刻天线罩的温度场分布和烧蚀形貌，根据天线罩材料属性随温度的变化规律，计算天线罩相对介电常数和损耗角正切的变化量，根据天线罩内外表面网格的对应关系，计算天线罩的厚度烧蚀量；

(7)计算天线罩相对介电常数、损耗角正切和厚度变化后弹载有源相控阵天线的天线罩透射系数；

(8)提取弹载有源相控阵天线阵面馈电系统的温度场分布，确定移相器和衰减器的温度数值，基于移相器和衰减器的温漂性能，计算对应的弹载有源相控阵天线阵元激励电流幅度和相位误差；

(9)根据步骤(8)中馈电系统的温度场分布，确定弹载有源相控阵天线阵面电源的温度数值，计算电源纹波变化导致的弹载有源相控阵天线阵元激励电流幅度和相位误差，将其与步骤(8)阵元激励电流幅度和相位误差进行叠加，得到阵面高温影响下天线阵元激励电流的幅度和相位误差；

(10)根据步骤(7)得到的高温烧蚀后天线罩透射系数和步骤(9)得到的阵元激励电流幅度和相位误差，基于几何光学射线跟踪法，计算高温烧蚀下弹载有源相控阵天线的电性能；

(11)对比弹载有源相控阵天线的理想电性能，确定高温烧蚀导致的各天线阵元辐射性能的变化；

(12)计算透过天线罩的天线阵元辐射性能的幅度变化率和相位变化量；

(13)计算对应的各天线阵元激励电流幅度和相位调整量，补偿高温烧蚀下弹载有源相控阵天线的电性能。

2.根据权利要求1所述的高温烧蚀下有源相控阵天线电性能快速补偿方法，其特征在于，步骤(1)中，所述弹载有源相控阵天线的结构参数包括天线罩的初始厚度、天线阵元间距和馈电系统分布位置；所述材料属性包括材料的比热容c、导热系数λ、密度ρ和材料烧蚀临界温度T_S。

3.根据权利要求1所述的高温烧蚀下有源相控阵天线电性能快速补偿方法，其特征在于，步骤(3)根据步骤(2)中的飞行速度，采用等熵温度方程计算弹载有源相控阵天线的天线罩驻点温度

T_t＝T_st·[1+M²·(gamma-1)/2]      (1)

其中，T_t是驻点温度，T_st是不同飞行高度对应的静态温度，M是飞行的速度马赫数，gamma是理想热值气体的比热比。

4.根据权利要求1所述的高温烧蚀下有源相控阵天线电性能快速补偿方法，其特征在于，步骤(4)中，确定高超声速飞行过程中天线罩周围空气的组成成分：

①当驻点温度低于2500K，空气成分主要为氮气N₂和氧气O₂；

②当驻点温度在2500K-4000K，氧气O₂开始分离为两个氧原子2O，此时空气成分主要为氮气N₂和两个氧原子2O；

③当驻点温度在4000K-9000K，氮气N₂开始分离为两个氮原子2N，此时空气成分主要为两个氮原子2N和两个氧原子2O。