频率选择超材料具备带内电磁透射率高、带外截止能力强等优异电磁特性,是极具前景的先进飞机隐身雷达罩材料。这种材料内部存在大量金属超结构阵列,其雷电屏蔽失效率较高,原因是超材料的雷电附着特性和过程与常规雷达罩存在显著差别,常规雷达罩材料的分流条布局设计方法已不满足超材料雷达罩的雷电防护设计要求。超材料蒙皮表面的沿面放电已成为影响分流条布局的关键物理因素。为此,论文开展了冲击电压作用下超材料蒙皮表面的沿面放电特性研究,主要内容如下:(1)搭建了超材料蒙皮沿面放电观测平台,研究不同蒙皮材质、接地水平间距、蒙皮放电次数、电极结构等对超材料蒙皮沿面放电特性的影响,结果表明:超材料接地水平间距的变化对超材料蒙皮沿面放电形貌和放电长度无显著影响。环氧树脂蒙皮沿面放电长度最短,聚乙烯蒙皮居中,亚克力蒙皮沿面放电长度最长。随着蒙皮放电次数的增加,环氧树脂蒙皮沿面放电长度从5cm增加至7cm。球电极下的蒙皮沿面放电长度与针电极下的放电长度大体一致。(2)设计了蒙皮表面电荷扫描测量装置,研究了施加负极性冲击电压后蒙皮表面电荷分布与消散特性。结果表明:对于环氧树脂蒙皮/金属阵列板结构和蒙皮/铝板结构,蒙皮发生沿面放电后,蒙皮上表面电荷分布呈负极性,蒙皮下表面电荷分布呈正极性;(施加负极性冲击电压后)蒙皮未发生沿面放电时,蒙皮上表面、下表面电荷皆呈负极性,且电荷密度幅值远小于蒙皮发生沿面放电的情况。蒙皮未发生沿面放电时,蒙皮表面电荷分布呈现较好的对称性,蒙皮发生沿面放电时,蒙皮上表面电荷分布与蒙皮上表面的沿面放电形貌有关。蒙皮表面电荷的消散受到沿面消散、体消散、气体中和消散这三种消散机制的共同影响。(3)采用链式等效电路模型对影响蒙皮放电长度的因素进行了分析。分析发现:接地水平间距的变化基本不会引起放电回路阻抗分布的变化,故不会引起超材料蒙皮沿面放电长度的变化。亚克力蒙皮、环氧树脂蒙皮和聚乙烯蒙皮三种材料自身不同的电性能参数(介电常数、表面电阻率、表面电荷沉积)造成了三种材质蒙皮不同的沿面放电长度。蒙皮放电次数的增加会导致蒙皮表面沉积电荷的增加并降低蒙皮表面电阻率,从而导致沿面放电长度的延长,但是当表面电荷的沉积和表面电阻率的降低达到饱和后,蒙皮沿面放电长度不再发生变化。