再入钝锥体绕流流场电磁散射特性分析

摘 要 ：采 用 分段 线 性 电流 密 度 递 归 卷 积 时 域 有 限 差 分 （ＬＥ Ｃ—Ｆ Ｔ ） 法 计 算 再 人 钝 锥 体 绕 流 流 场 电 磁 ＰＪ Ｒ ＤＤ方 散 射 特 性 。 析 钝 锥 体 等 离 子 体 包 覆 绕 流 流场 的 Ｒ Ｓ 率 特 性 、 化特 性 及 双 站 散 射 特 性 。计 算 表 明 ， 马 赫 数 较 分 Ｃ频 极 在 小 （ 文 Ｍａ≤ １ 时 ， 赫数 变 化 对 绕 流 流 场 后 向 Ｒ Ｓ影 响 较 小 。 电磁 波 垂 直 锥 体 母 线 入 射 时 ， 化 方 式 （ 文 极 本 ０） 马 Ｃ 极 本 化角 Ｏ和 ９。改 变 对 绕 流 流 场后 向 Ｒ Ｓ 响 较 小 ； 流 流 场 后 向 Ｒ Ｓ随 入 射 波 频 率 变 化 曲 线 可 用 两 条 直 线 来 逼 。 Ｏ） Ｃ影 绕 Ｃ 近 ； 入 射 波频 率 增 大 ， 流 流场 后 向 Ｒ Ｓ 荡 上 增 。前 向散 射 是 全方 位散 射 中 Ｒ Ｓ取得 最 大 值 的方 向 ； 射 角 大 随 绕 Ｃ振 Ｃ 入 于钝 锥 半 锥 角 时 。 除前 向 Ｒ Ｓ 。 Ｃ 外 以锥 体母 线 为 基 准 的镜 面 反 射 方 向 Ｒ Ｓ比其 它 散 射 方 向 Ｒ Ｓ 。 Ｃ Ｃ大
密度 ， 。 分别 为 真空 中的介 电常数 和磁导 率 ， ｅ， 。 ｎ
是 电子数 密度 ， 电 子平 均 速 度 ，ｖ是 等离 子 体 ｕ是 碰撞 频率 ， ， ｅ ｍ分别 是 电子 的 电量和 质量 。
由式 （） ４ ， ３ 和（ ） 得到 Ｅ和 ．的频 域时谐 关系为 ， ． ）＝ Ｅ ， （ ｏ
理， 为进 一步 了解及 解决再 入通信 中断 、 推动 再入 目
标 突 防技 术发 展及 等离 子体 隐身 、 隐 身技 术 在 军 反
事 领域 的应 用 ， 有重要 的理论 意义 及应用 价值 。 具
￣ ／ ＿
（） ６
收 稿 日期 ：０７Ｏ —３ 修 回 日期 ： ０一１ ７ ２０ ．８１； ２ ８Ｏ— ０ ０
常 雨 陈伟 芳。 曾 学军。 ， ， ，孟 刚 ，吴 其 芬
（ ．国 防科 技 大 学 航 天 与 材料 工 程 学 院 ，长 沙 ４０７ ；２ １ １０ ３ ．浙 江 大 学航 空 航 天 学 院 。杭 州 ３０２ ； １０７
３ ．中 国空 气 动 力 研 究 与 发展 中心 。绵 阳 ６ １０ ２００；４ ．北 京 航 天 长 征 飞行 器 研 究 所 ，北 京 １０ ７ ） ００６
３ ：～ Ｄ 一… ｔ 一～ Ｅ 一 Ｖｅ Ｕ
ｍ
（） ３ ／
（） ４
Ｊ ＝ 一 ｅ ｎｕ
子体鞘 套 的存 在 使 得 照射 到 其 上 的 电磁 波 发 生 反 射 、 射 、 射及 吸收 ， 降低 目标 Ｒ Ｓ 也 会使 目标 折 散 会 Ｃ，
式中， Ｅ是 电场 强度 ， 日是 磁场强 度 ，， ．是极 化 电流
适 于 等 离 子 体 色 散 介 质 的 Ｐ Ｊ Ｒ —Ｄ Ｄ方 法 ， ＬＥ Ｃ Ｆ Ｔ 计 算、 分析 导 电金属钝 锥体 高超声 速绕 流流场 （ 等离子 体 包覆 绕流 流场 ） 间散 射特性 ， 空 初步 分析 电磁波 与 再 入 等离子 体作用 机理 。
１ Ｐ Ｊ Ｒ ．Ｄ Ｄ算 法 ＬＥ Ｃ Ｆ Ｔ
式中
＝
与地 面站 间通信 受扰 ， 至 中断 （ 甚 即黑障 ） ； 同时 ，
等离 子体 鞘 套 改 变 了 目标 本体 原 有 的 空 间 散 射 特
性， 对对 方雷达起 到一 定 的电子干 扰作用 。 因而 ， 研
究 电磁 波与再 入 目标 等离 子体包 覆绕 流流场 作用机
Ｅ ）＝ （ Ｅ（ ） （ ） （ ） ５
一
在非磁 化 、 撞 、 等离 子体 中 ， ａｗ ｌ方 程 组 碰 冷 Ｍｘｅ ｌ
及 相关联 立方程 为
Ｖ × 日 ＝ ｅ Ｅ ＋ ． 。 ，
ｖ × Ｅ ：～
Ｊ Ｉｅ Ｚ
（） １ （） ２
态 ） 生变化 ， 发 致使 目标 的气动特 性 和物理 特性发 生
改变 ， 而提 高 目标 的气 动 性 能 。 另一 方 面 离 从 ’
关键 词 ：时 域 有 限 差 分 ；雷达 散 射 截 面 ； 电磁 波 ；等 离 子体 ；再 人
中 图 分 类 号 ：Ｖ １ ２
文献 标 识 码 ：Ａ
文章 编号 ：１０—３８ ２０ ）３ｏ６．４ ００１２ （０８Ｏ．９２ｏ
０ 引 言
本 文采用 一种 具有较高 计算 精度 和计算效 率 的
频率 分 布与流场 参数分 布密不 可分 ， 并与 目标形 状 、 再 入高度 及再入 速度 密切相关 。研 究 电磁 波与 再入 等离子体 作用机 理 的意义 在 于 ， 一方 面通 过 外加 电 磁场控 制 ， 利用 等 离子 体 与 再入 目标 绕 流 的相 互作 用 ， 目标 周 围 的 流 场结 构 （ 形 结 构 和边 界 层 状 使 波
近 年来 ， 随着 航天 事业 的发 展 ， 究 电磁波 （ 研 或
电磁场 ） 与再 入 目标 （ 或飞 行 器 ） 离 子体 包 覆 流 场 等 作用机 理越来 越受 到世界 各 国的高度 重视 。再入 目
标重返 大气层 时 ， 在再 入 目标 周 围形 成 等离 子 体 包
覆流场 ， 即等离 子体 鞘套 。等 离子 体 鞘套 是 一 团非 均匀 、 碰撞 、 等 离 子体 “ ， 特 征 频 率及 电子 碰 撞 冷 其
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第２ ９卷第Байду номын сангаас３期
２０ 年 ５月 ０８
宇 航 学 报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＡ ｔ ｎ ｕ ｉｓ ｏ ｒａ ｏ ｓ ｏ ａｔ ｒ ｃ
Ｖｏ ．９ Ｎｏ． １２ ３ Ｍａ ｙ ２ ０８ ０
再 入 钝 锥 体 绕 流 流 场 电磁 散 射 特 性 分 析