等离子体鞘套对高超声速飞行器影响研究

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1、第32卷第3期2013年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．32No．3Jun．2013等离子体鞘套对高超声速飞行器影响研究。习靖，史东湖(中国电子科技集团公司第五十四研究所·石家庄·050081)摘要：临近空间高超声速飞行器周围的等离子体鞘套对无线电波的衰减会导致地面与飞行器的通信中断，严重影响对飞行器的捕获与跟踪。在分析飞行器表面等离子体鞘套构成以及造成射频信号衰减因素的基础上，对处于不同高度和采用不同频率通信的高超声速飞行器射频信号衰减和相移特

2、性进行仿真，结果表明，当通信频率提高到Ka频段时，等离子体鞘套对信号的衰减明显减小，但是频率的提高并不能改善等离子体鞘套对信号相移的影响。建议在工程设计时进一步研究相移对跟踪接收的影响。关键词：临近空间；高超声速飞行器；等离子体鞘套；激波中图分类号：V556．1；V520．2文献标志码：A文章编号：1674—5620(2013)03—0206—05IN)I：10．7642／j．issn．1674—5620．2013-03—0206—05StudyontheInfluenceofPlasmaSheathon

3、HypersonicVehiclesXIJing，SHIDonghu(The54“ResearchInstituteofCETC，Shijiazhuang050081)Abstract：TheattenuationofradiowavecausedbytheplasmasheathinthesurroundingsofnearspacehypersonicvehiclesleadstOinterruptionofcommunicationbetweenthegroundandthehypersonicve

4、hiclesandthishasasignifi—cantnegativeimpactonacquisitionandtrackingofthehypersonicvehicles．BasedonanalysisofthecompositionofthesurfaceplasmasheatharoundthehypersonicvehiclesandfactorscausingattenuationofRF(RadioFrequency)signals，theattenuationandphaseshif

5、tcharacteristicsatdifferentaltitudesanddifferentfrequencyaresimulated．TheresultshowsthatplasmasheathattenuationofsignalsisreducedsignificantlywhenthefrequencyisincreasedtoKa—band，buttheincreaseoffrequencydoesnotresultinimprovementofthesignalphaseshiftchar

6、acteristicsde—gradedbyplasmasheath．Furtherresearchisrecommendedontheimpactofphaseshiftontrackingandreceivingfunctionsinprojectdesign．Keywords：nearspace；hypersonicvehicle；plasmasheath；shockwaveU5l吾高超声速飞行器是指在距离地面20～100km的空域，飞行速度马赫数达到5以上的飞行器[1]，其具有飞行高度高、速度快、

7、突防能力强、探测难度大等特点，能够在很短时间内打击上万km外的各类时敏目标，有着极其重要的军事价值和意义。高超声速飞行器再人大气层时，引起飞行器周围气体压缩和加热，在飞行体前形成激波，它们与大气拖曳的耦合把飞行器的许多动能转化成热能。于是激波与飞行器之间的气体被加热到极高的温度，导致空气中各种分子产生电离，这个包裹飞行器的电离区域称为“等离子体鞘套”[2]。等离子体鞘套对无线电波产生吸收衰减和反射损耗，是导致高超声速飞行器与地面测控设备或中继卫星通信中断的主要因素。在高超声速飞行器再入通信方面，美国自20

8、世纪60年代即开展了全面深入的研究口]，进行了大量的理论计算和实际飞行实验，包括ProjectRAM、Trailblazerprogram等[3。]，取得了很多有意义的数据。早期的大多数文献侧重于研究等离子体鞘套对无线电波的传输衰减影响，近年来，一些文献采用数值计算的方法，分析了特定条件下等离子体对无线*收稿日期：2013—01—29；修回日期：2013一04—10；网络出版时间：2013—05—2710：46网络出版地址：h