选择航空天线罩最佳织物图案的铺层模拟
这篇在Altair博客上的客座贡献是由Cedrem团队写的。Cedrem是牵牛星合作伙伴联盟的成员。bob游戏下载大全
天线可以在各个领域找到，从非常常见的应用，如汽车、飞机、通信或气象站，到非常特殊的应用，如导弹或军用车辆。bob电竞官方
本文主要研究安装在小型飞机上的天气雷达。它们在起飞前帮助规划路线，在飞行过程中根据天气情况进行调整。它们通常安装在飞机的机头或机翼上，由一个天线罩保护。
这些天线罩必须面临三重挑战:确保足够的机械阻力来保护天线不受外部威胁(冰雹、鸟类、闪电……);提供电磁无源性以不干扰雷达操作;尊重空气动力学条件。这些目标往往是矛盾的，因为机械阻力随着天线罩的厚度和刚度的增加而增加，而电磁无源性同时降低。
为了在不降低天线罩机械阻力的前提下提高天线罩的亮度，研究了复合材料织物。它们具有有趣的力学性能和良好的电磁无源性。但由于它们是正交各向异性材料，其制造过程会影响天线的电磁性能。不同的织造花纹可以提供相同的机械阻力，但提供不同的电磁性能。
本研究的目的是模拟不同编织模式下的天线罩铺设过程，根据结果赋予不同的电磁特性，并对不同结构下的天线罩进行电磁研究。分析将导致最佳配置的选择。考虑的面料是平纹组织、缎子和斜纹。铺层模拟是用KTex Family和Altair Radioss™进行的。电磁仿真采用Altair FEKO™进行。
第一步是在纱线的尺度(细观尺度)上代表不同的面料。这一步是强制性的，以查看制造过程对纤维取向的影响。根据织造图案，利用KTex Pattern建立了不同面料的介观模型。
下一步是模拟这些织物在天线罩形状上的铺层。这是用KTex LayUp完成的。天线罩形状是来自Altair的输入，仿真是用RADIOSS进行的。
通过对这些结果的可视化分析，可以建立自定义的天线罩模型，在同一组件中收集具有相同方向的光纤。
电磁结果可以与完全定向的天线罩相比较。首先，我们做了一些调查，看看这3种面料配置是否在旁瓣水平上符合DO213标准。下表显示了DO213标准中突出显示的允许旁瓣水平。
DO213:允许的旁瓣电平与天线罩类别
Alpha=0°和Beta=0°的远场模式
Alpha=-20°和Beta=-10°的远场模式
Alpha=-30°和Beta=-20°的远场模式
我们对3个不同的雷达位置进行了调查，分别有标称位置和极端位置，并将天线方向图与DO213中突出显示的限制进行了比较。Alpha是方位角面的扫描角，Beta是仰角面的扫描角。人们可以注意到，从这些调查中，3个天线罩配置符合二类标准水平。
在所有的扫描范围内进行了额外的研究，我们比较了天线罩配置的旁瓣抑制。可以注意到，侧瓣拒绝为缎面5和平纹织物更好，而斜纹给予更差的侧瓣拒绝。这表明斜纹是在阈值水平上的副瓣拒绝。添加闪电条纹可以显著降低模式。作为一种替代方案，不连续条纹(分流条纹)可以用于减少旁瓣水平的FF模式退化。
对Beta=0°的侧瓣抑制
对β =-10°的侧瓣抑制
对β =-20°的侧瓣抑制
当考虑到飞机上的最终集成时，许多其他的电磁模拟可以用来比较不同的织物。
在本研究的结论中，不同的织物用KTex图案表示，并用KTex LayUp铺在一个天线罩形状上。将结果手工转换到FEKO中进行电磁仿真。这些模拟结果有助于比较不同的织物及其对天线方向图的影响。然而，可以想象未来的一些工作将创建一个更强大和有效的工作流。
首先改进的是将KTex LayUp的中尺度有限元模型输出自动转换为已分类的宏观尺度模型输出到FEKO中。中间的步骤是在HyperMesh中自动将纤维的方向和制造织物的织物厚度映射到最终形状的宏观模型上。然后可以将其导出到FEKO中。这种自动化过程将大大减少分析KTex LayUp结果所需的时间，也将确保分析的可重复性，目前的分析是基于用户的解释。
另一个改进是考虑到FEKO的织造模式。今天，可以建立正交异性电磁特性。但是一种织物具有相同的属性，就像两个单向的重叠层。也许可以从某种程度上考虑织造图案的影响。
最后，将这种复杂的HyperMesh模型自动转换为FEKO模型。可以开发一些翻译者来节省时间和避免翻译错误。
