弹体孔缝耦合的计算与分析

电磁波的入射方向和极化方式不同，通过弹体缝隙耦合到内部的电磁能量大小也会有影响。为了研究电磁脉冲的耦合作用，往往利用最不利条件对被试品进行试验，也就是被试品耦合电磁能量最大时电磁波的入射方向和极化方向。德国的J.Bohl 开展了对导弹类似的电磁脉冲辐照试验，指出当磁场H 的方向平行于孔缝入射时或当电场E 的方向平行于弹翼（尾舵）入射时，可产生最强的电磁场耦合效应［8］。因此，电磁脉冲的入射方向选择电场E 与弹翼平行的方向。

从图7 可知，沿导弹横截面电场的分布存在较强的区域在弹翼孔缝处和导弹前端的整流罩处，这说明孔缝耦合是造成弹体内部电磁效应的主要因素，电磁脉冲沿弹体孔缝耦合进入弹体内部，在孔缝处出现了电磁能量的聚集，导弹的整流罩对于电磁脉冲屏蔽效果较差，电磁波透射直接进入了弹体内部，使得电磁场强明显大于弹体其他区域。图8 所示为沿弹体轴线方向电场分布情况，从图中可以看出，电场沿弹体轴线分布成驼峰的形状，在x＝6.8 mm，x＝20.4 mm，x＝34 mm 时，也就是在弹体内部的场强基本不变，在弹体前端位置出现跳变；在x＝61.2 mm，x＝88.4 mm，x＝102 mm，x＝115 mm，x＝129 mm时，在弹体外部场强在弹翼处发生了较大变化，很明显是弹翼作为接收天线的作用造成的电场变化。

图7　弹体中心截面的电场分布

图8　弹体中心截面（一半）电场分布二维曲线

为了更加清晰地分析强电磁脉冲对弹体内部的效应，在4 点（0，0，20）、（0，0，45）、（0，0，215）、（0，0，300）设置电场探针点，观察4 个位置的感应电场的时域变化，计算结果如图9～图12所示。

图9　弹体内部（0，0，20）点的电场强度时域图(www.xing528.com)

图10　弹体内部（0，0，45）点的电场强度时域图

图11　弹体内部（0，0，215）点的电场强度时域图

图12　弹体内部（0，0，300）点的电场强度时域图

从计算结果可以看出，感应电场强度较强，电磁脉冲信号明显较低，说明导弹壳体对强电磁脉冲有一定的屏蔽作用。在设定的坐标点处感应电场信号，在脉冲上升沿5 ns 时间内急速上升，随着下降沿的到来，信号强度以类似正弦波的形式叠荡衰减，说明强电磁脉冲能量对导弹内部器件的破坏作用往往是由瞬间产生较大的感应电场造成的。位于弹翼孔缝附近的坐标点（0，0，215）、（0，0，300）处电场强度明显大于位于舵翼孔缝附近的坐标点（0，0，20）、（0，0，45）处的电场强度，而弹翼孔缝尺寸为（500×2 mm），舵翼孔缝尺寸为（250×2 mm），这说明孔缝大小对于内部电场强度的影响较大，孔缝尺寸大，电磁场耦合效应更加严重。