电磁超材料因其特殊优异的电磁性能,在雷达天线、隐身、电子对抗等诸多装备技术领域拥有巨大的应用潜力和发展空间。超材料雷达天线罩通常是由周期排列的人工结构单元所构成,区别于传统不导电复合材料,内部存在大量金属单元结构的特殊性,使得超材料雷达罩雷电环境下的响应发生变化,面临的雷电防护问题更加突出。飞机雷达天线罩雷电防护是飞机雷电防护的重要组成,超材料的雷电防护问题也是亟待解决的关键环节。本文采用有限元软件COMSOL,通过仿真分析了三种典型结构超材料的电场分布,获得超材料结构类型及其结构参数对电场分布的影响规律。基于超材料雷电环境中电场分布的特殊性,从试验和仿真两个角度对超材料雷电附着和防护特性开展研究,研究结果可以为超材料的雷电防护机制研究提供基础和参考,同时对雷达罩雷电防护结构的优化有一定的指导意义。本文主要结论如下:(1)超材料内部单元的形态对超材料结构电场分布影响不大,但单元排列方式对电场分布产生一定影响:具有电气连通结构的超材料表面场强较高;非电气连通结构超材料内部相邻独立金属单元间场强较高,易于击穿微小间隙发生放电。(2)超材料蒙皮的介电常数的提高和厚度的增加会削弱内部金属单元上的感应电场;当蒙皮表面积累电荷会导致通过蒙皮中的电场强度的显著提高,增加蒙皮击穿的危险性。(3)雷电环境下,相较于传统复合材料,超材料的雷电附着概率更高。超材料结构会对内部天线形成电场屏蔽的作用,超材料的雷电防护问题需要关注其自身结构的雷电屏蔽。(4).雷电分流条对传统复合材料防护效果显著,但对超材料的防护范围减小,形成雷电防护时分流条的布局需要更加紧密。内部单元的形态对超材料的雷电分流条防护效果影响较小,但单元的排列方式对防护效果产生一定影响。雷电分流条对具有电气连通结构的超材料防护效果差于非电气连通结构超材料,雷电防护中需要对非电气连通结构的超材料接地位置重点屏蔽,对具有电气连通结构的超材料需要整体区域的屏蔽。