吸波结构和吸波结构的设计方法

本申请涉及吸波结构，尤其涉及一种吸波结构和吸波结构的设计方法。

背景技术：

1、随着探测技术的不断发展，吸波结构也变得越来越重要，吸波结构主要用于减少目标（例如运载器）对电磁波的反射，从而降低目标被探测到的概率。

2、吸波结构被广泛的应用在运载器上，减少运载器被探测到的概率。相关技术中，常见的吸波结构主要有由不同材料的多层组合构成的多层型吸波结构和具有多孔特性的泡沫型吸波结构；其中，多层型吸波结构的各层之间存在不稳定，在一些环境下容易出现层间的分离，使其对运载器的防护性能变弱；泡沫型吸波结构强度较低，在一些环境下容易受到外力破坏。

3、因此，亟需一种吸波结构可以兼顾吸波性能和防护性能。

技术实现思路

1、本申请提供了一种吸波结构和吸波结构的设计方法，能够兼顾吸波性能和防护性能。

2、第一方面，提供一种吸波结构，吸波结构是通过吸波材料一体成型的结构，吸波材料是由碳纤维和尼龙组成，其中，碳纤维的重量比例为15%至25%，吸波结构在吸波过程激发的电场在吸波结构的内部形成多层等势面，吸波结构包括周期性排列的多个胞元；

3、其中，胞元包括至少一个目标多边龟壳单元，目标多边龟壳单元的厚度从边缘的棱角处向中心的沟壑处逐渐减小。

4、在一些可能的实现方式中，胞元包括：第一对称区域和第二对称区域，且第一对称区域的对称轴方向和第二对称区域的对称轴方向垂直相交；

5、其中，第一对称区域中的子对称区域为第一多边龟壳单元，第二对称区域中的子对称区域为第二多边龟壳单元，目标多边龟壳单元包括第一多边龟壳单元和第二多边龟壳单元。

6、在一些可能的实现方式中，第一多边龟壳单元为六边龟壳单元的第一子区域，第二多边龟壳单元为六边龟壳单元的第二子区域，其中，六边龟壳单元的形状为六边形。

7、在一些可能的实现方式中，胞元的尺寸参数包括胞元的厚度、胞元的长度、胞元的宽度、目标多边龟壳单元在棱角处的边缘宽度、目标多边龟壳单元在沟壑处的子多边形的边长、目标多边龟壳单元中第一子面的第一倾角和目标多边龟壳单元中第二子面的第二倾角。

8、本申请实施例提供的吸波结构通过吸波材料一体成型的结构，其吸波材料是由碳纤维和尼龙组成；一体成型得到的吸波结构，且其整体的吸波材料一致，增强吸波结构的稳定性，提升防护性能，吸波结构包括周期性排列的多个胞元，维持吸波结构的稳定性，胞元包括至少一个目标多边龟壳单元，目标多边龟壳单元的厚度从边缘的棱角处向中心的沟壑处逐渐减小，该吸波结构在吸波过程激发的电场在吸波结构的内部形成多层等势面，提升吸波结构的吸波性能和防护性能。

9、第二方面，提供一种吸波结构的设计方法，用于形成第一方面中任一种的吸波结构，该吸波结构的设计方法包括如下步骤：

10、基于预设胞元尺寸范围和制作吸波结构的吸波材料的电磁参数，确定初代结构种群，以及初代结构种群中各初始胞元的反射率；基于预设强化策略，增加初代结构种群中第一结构胞元的数量，得到二代结构种群，其中，初始胞元包括第一结构胞元，第一结构胞元的反射率小于预设第一反射率；对二代结构种群执行遗传操作，以及从经过遗传操作的二代结构种群中筛选出备选胞元，其中，备选胞元的反射率小于预设第一反射率，遗传操作包括选择、交叉和突变；若迭代次数满足预设迭代值，基于备选胞元确定目标胞元和吸波结构，其中，吸波结构是将目标胞元周期性排列获得的。

11、在一些可能的实现方式中，预设强化策略是通过预设第一筛选条件和预设第二筛选条件从初始胞元中筛选出第一结构胞元，基于预设强化策略，增加初代结构种群中第一结构胞元的数量，得到二代结构种群，包括：

12、基于预设第一筛选条件，从初始胞元中筛选出第三结构胞元，以及对第三结构胞元执行预设第一突变操作；基于预设第二筛选条件，从已执行预设第一突变操作后的第三结构胞元和不满足预设第一筛选条件的初始胞元中筛选出第四结构胞元，以及对第四结构胞元执行预设第二突变操作；基于已执行预设第二突变操作后的第四结构胞元和不满足预设第二筛选条件的初始胞元，确定二代结构种群；其中，预设第一突变操作和预设第二突变操作用于扩充初代结构种群的数据；第一结构胞元包括第三结构胞元和第四结构胞元。

13、在一些可能的实现方式中，确定二代结构种群还包括：对已执行预设第二突变操作后的第四结构胞元和不满足预设第二筛选条件的初始胞元进行标定，得到增加数量后的第一结构胞元的占比；若占比大于或等于预设占比，得到二代结构种群。

14、在一些可能的实现方式中，方法还包括：对目标胞元周期性排列构成的吸波结构进行仿真检测；确定吸波结构的吸波频段，以及在吸波频段中的吸收峰；监测各吸收峰对应的电场、磁场、功率流、功率损耗，得到吸波结构的吸波性能。

15、本申请实施例提供的吸波结构的设计方法，基于吸波结构的吸波材料的电磁参数和预设胞元尺寸范围，确定初代结构种群，以及初代结构种群中各初始胞元的反射率；进而，通过预设强化策略，增加初代结构种群中第一结构胞元的数量，得到二代结构种群，其中，初始胞元包括反射率小于预设第一反射率的第一结构胞元；对二代结构种群执行遗传操作，以及从经过遗传操作的二代结构种群中筛选出备选胞元，若迭代次数满足预设迭代值，基于备选胞元确定目标胞元和吸波结构，构成吸波结构的目标胞元具有较小的反射率和较宽的吸波频段。

16、第三方面，提供了一种吸波结构的设计装置，包括处理器和存储器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得吸波结构的设计装置执行第二方面中的任一种的吸波结构的设计方法。

17、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序代码，当计算机程序代码被处理器运行时，使得该处理器执行第二方面中的任一种吸波结构的设计方法。

技术特征：

1.一种吸波结构，其特征在于，所述吸波结构是通过吸波材料一体成型的结构，所述吸波材料是由碳纤维和尼龙组成，其中，所述碳纤维的重量比例为15%至25%，所述吸波结构在吸波过程激发的电场在所述吸波结构的内部形成多层等势面，所述吸波结构包括：

2.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述胞元包括：

3.根据权利要求2所述的吸波结构，其特征在于，所述第一多边龟壳单元为六边龟壳单元的第一子区域，所述第二多边龟壳单元为所述六边龟壳单元的第二子区域，其中，所述六边龟壳单元的形状为六边形。

4.根据权利要求1至3任一项所述的吸波结构，其特征在于，所述胞元的尺寸参数包括所述胞元的厚度、所述胞元的长度、所述胞元的宽度、所述目标多边龟壳单元在棱角处的边缘宽度、所述目标多边龟壳单元在沟壑处的子多边形的边长、所述目标多边龟壳单元中第一子面的第一倾角和所述目标多边龟壳单元中第二子面的第二倾角。

5.一种吸波结构的设计方法，其特征在于，用于形成权利要求1至4中任一项所述的吸波结构，包括：

6.根据权利要求5所述的吸波结构的设计方法，其特征在于，所述预设强化策略是通过预设第一筛选条件和预设第二筛选条件从初始胞元中筛选出第一结构胞元，所述基于预设强化策略，增加所述初代结构种群中第一结构胞元的数量，得到二代结构种群，包括：

7.根据权利要求6所述的吸波结构的设计方法，其特征在于，所述确定二代结构种群还包括：

8.根据权利要求5至7任一项所述的吸波结构的设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种吸波结构的设计装置，其特征在于，所述吸波结构的设计装置包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述吸波结构的设计装置执行权利要求5至8中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储了计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行权利要求5至8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开一种吸波结构和吸波结构的设计方法，涉及吸波结构领域，达到兼顾吸波性能和防护性能，该吸波结构是通过吸波结构的设计方法确定的，吸波结构是通过吸波材料一体成型的结构，其吸波材料是由碳纤维和尼龙组成；一体成型得到的吸波结构，且其整体的吸波材料一致，增强吸波结构的稳定性，提升防护性能，吸波结构包括周期性排列的多个胞元，维持吸波结构的稳定性，胞元包括至少一个目标多边龟壳单元，目标多边龟壳单元的厚度从边缘的棱角处向中心的沟壑处逐渐减小，该吸波结构在吸波过程激发的电场在吸波结构的内部形成多层等势面，提升吸波结构的吸波性能和防护性能。

技术研发人员：李营,黄怿行,赵天,赵鹏真
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23