图2雷电分区分析模型
图3 带电云之间飞机的电荷分布
仿真中，旋转飞机的位置或者云层的位置，可得到不同方位角度上，飞机的感应电荷分布情况，综合研究得出一个电荷强度的阙值，规定大于这个阙值的区域即为区域1，即直接雷击区，同理，可预测分析得出区域2和区域3，即扫掠雷击区和其他区域。然后通过与标准SAE-ARP-5416给出的定性和定量指标进行对比，从而确定飞机雷击附着区域类型，完成雷电附着区域划分研究，如图3。
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图4 阙值确定及区域划分
2. 雷电直接效应及间接效应分析
雷电直接效应是指在雷击过程作用下，飞机内外的电磁场环境分布，兴趣区域的电磁场辐射场波形，间接作用主要是指雷击过程中，机载电磁设备在雷电作用下的电磁场感应对设备的影响，关键在于得到雷击信号耦合路径以及耦合量，主要的耦合路径就是机载天线以及电缆，所以仿真得到天线端口的感应电压波形或电缆端口的波形，即可得到雷击对于机内设备的间接效应。图5即为F35飞机在雷击作用下，某一时刻的空间电磁场分布。图6为雷击作用下，机腹下部的刀片天线的耦合电压波形。
图5 雷电辐射下的电磁环境分布
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图6 雷击作用下，刀片天线上的感应电压波形
3. HIRF效应分析
高强度辐射场(High Intensity Radiated Field,HIRF)是来自地面、舰船、海上平台或航空器上的雷达、无线电、电视、卫星上行数据等高功率发射机的辐射，它是由人类活动造成的电磁环境问题，特点是频带宽、作用时间长。
主要问题分析：
1) HIRF环境下，设备区域的电磁环境分析（得到关注区域的感应电磁场
分布，以评估HIRF的影响）；
2) HIRF环境下，耦合到敏感设备上的能量分析（最终HIRF对航电系统的
干扰作用的直接体现）；
3) 改进系统电磁防护设计（舱段布局设计，本征模式分析）；
图7和图8所示实例为F35飞机在HIRF环境下的空间电磁场分布分析以及刀片天线的耦合电压波形分析结果。
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图7 F35在HIRF环境下的环境电磁场分布
图8 刀片天线在HIRF环境下的端口感应电压波形
6.1 多物理场耦合分析仿真实例
首先基于项目需求进行概念设计和方案设计，确定初步设计参数，然后进行电磁场仿真和优化、调谐，结合馈电系统、T/R模块、天线罩、天线安装平台等进行系统级仿真，优化整个系统的性能，接着考虑天线的结构特性，加入结构件，进行结构应力和多物理场仿真，如果结构件对天线电磁性能产生影响，则返回电磁仿真工具中进行调整，最后，综合判定天线的技术指标完成天线的最终设计并提交生产。
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在电磁、结构和热仿真工具之间实现结构数据、仿真数据的传递和双向耦合仿真。电磁损耗造成的发热，需要进行散热设计，避免温升造成的系统和部件失效，影响可靠性。对于高精度、高指标的微波和天线部件，如天线隐身设计等，需要将电磁损耗作为分布式热源，结合外部热源，如光照、传导热等，考虑散热结构和散热条件，在热仿真软件中进行耦合仿真，考虑材料特性温度变化，得到准确的最高温度，进而在结构仿真软件中，将温度分部导入，仿真热应力和结构
应力形变，将形变之后的结构返回到电磁场工具中研究结构件的电磁特性变化，仿真系统指标的变化。
图6-1 ANSYS Workbench统一的多物理场仿真平台与设计流程 多物理场仿真中产生的数据，包括电磁场、热、结构等，实现数据自动传递和转换，建立与仿真环境数据接口，实时跟踪和检查设计进度，同步数据更新，实现多学科协同同步设计。图6-1所示，通过电磁场仿真求解器HFSS-IE完成不同扫描角下目标散射特性RCS的分析，由设计变量控释几何模型，共用的几何模型通过Fluent的CFD求解器完成空气应力分析。
ANSYS FLUENT采用计算流体动力学（CFD）的数值模拟技术， FLUENT既可以定制化也可以和ANSYS Workbench完全集成在一起，并允许用户适当调
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