非均匀等离子体覆盖下目标流场的透射特性研究

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1、第43卷第2期电子科技大学学报Vol.43No.22014年3月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMar.2014非均匀等离子体覆盖下目标流场的透射特性研究1,21111牛骏，赵志钦，杨伟，陈祝明，刘昱朗(1.电子科技大学电子工程学院成都611731;2.杜克大学电子与计算机工程系美国北卡罗莱纳州达勒姆27708)【摘要】分析等离子体对电磁波的透射特性时，一般可以对等离子体鞘套进行分层处理，根据各层的媒质特性大致确定测控信号相位和幅度的变化，该方法通常只能处理空间结

2、构分布相对简单的媒质，无法精确地分析复杂绕流流场。针对覆盖于目标的非均匀等离子体鞘套，采用色散媒质的时域有限差分方法较为准确地计算和分析了等离子体鞘套对不同频段测控信号的透射特性的影响。该方法具有计算精度高、可移植性强等优点；同时，所得到的数值分析结果对实际工程应用有一定的参考价值。关键词色散媒质;时域有限差分方法;等离子体鞘套;透射特性中图分类号TN99文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1001-0548.2014.02.006ApproachtotheTransmissionCharacteristicsoftheFlowFie

3、ldsofTargetsCoveredwithHeterogeneousPlasma1,21111NIUJun,ZHAOZhi-qin,YANGWei,CHENZhu-ming,andLIUYu-lang(1.SchoolofElectronicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaChengdu611731;2.DepartmentofElectricalandComputerEngineering,DukeUniversityDurhamNC27708USA)A

4、bstractFortheanalysisofnear-fieldtransmissioncharactersofthehypersonicplasmasheath,layeredmediatreatmentisoftenappliedtosimplifytheproblem.However,itcanonlydealwiththemediawithrelativelysimpledistributions.Forcomplexhypersonicflowfieldofrealapplications,thistreatmentwillbrings

5、ignificanterrors.Inthispaper,afrequency-dependentfinite-differencetime-domainmethodisutilizedtoaccuratelyanalyzethetransmissioncharactersofheterogeneousplasmasheath.Meanwhile,basedonthenumericalresults,thebasictendencyofthetransmissionprocessisfurtherexplored,whichwillalsobeva

6、luableforpracticalapplications.Keywords:dispersivemedia;frequency-dependentfinite-differencetime-domain;plasmasheath;transmissioncharacters[7]再入飞行器以高超声速再入大气层时，空气中件；分层近似方法过度依赖于绕流流场的分层处[1]离子与飞行器隔热罩相互作用产生等离子体鞘套。理，而真实流场的结构通常是极其复杂的，一般的由于等离子体鞘套对电磁波的反射、折射、吸收及分层近似将带来极大的误差。事实上，对于实际电其媒质

7、本身的色散特性，等离子鞘套的存在将极大磁特性尚未知晓的等离子体鞘套及组合目标，甚至[2]地增加再入目标的测控难度。针对该问题，国内很难对上述方法所得结果的误差进行定量评估。外许多学者和研究机构对等离子鞘套的物理组成和本文针对典型飞行状态下的再入目标对应的高电磁特性进行了一系列的研究和探讨。但国内针对复杂等离子体鞘套模型，采用色散媒质的时域有限再入目标电磁特性的理论研究起步较晚，研究所采差分方法(frequency-dependentfinite-differencetime-2用的物理模型相对简单，且多集中在再入目标远场domain，(FD)TD)

8、较为精确地计算和分析典型状态电磁特性(如RCS特性)的分析。而现有的关于测控信下绕流流场对不同频段电磁波的透射的影响。FD