临近空间激波等离子体包覆目标电磁特性分析

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临近 空 间激 波 等 离 子体 包覆 目标 电磁 特 性 分析
刘 华 ，谭 贤四 ，王 红 ，李 志 淮
（． 军 雷 达 学 院研 究 生管 理 大 队 ，武 汉 １空 ４ ０ １ ； ２ 空军 雷 达 学 院 二 系 ， 汉 ３ ０ ９ ． 武
临 近 空 间 （ ａ ｐ ｃ ） 指 距 地 面 ２ ＮｅｒＳ ａ ｅ是 ０～１ ０ｋ ０ ｍ
反 射及 吸 收作 用 ．由于 高超 声 速飞 行 器产 生 的激
波 等 离 子 体 厚 度 相 对 目标 半 径 很 小 ， 时 电 磁 波 此
（ ６ ０ 约 ５０ ０～３ ５０ ０ｆ 的 空 域 … 其 下 面 的 空 域 是 ２ ０ ） ｔ ． 传 统 航 空 器 的 主 要 活 动 空 间 ； 匕面 的 空 域 是 航 其
ห้องสมุดไป่ตู้
电磁 波 产生 反 射 和吸 收作 用 ［３ 而 影 响的程 度 与 ２］ －，
电磁波频率 、 等离子体频率 以及 电子碰撞频率有关 ． 等离 子体 与其他 介 质 一样 具有 介 电常 数 ．在 电磁 波 电场 的作用 下 ， 过 电子 的运 动 、 通 位移 和速 度方 程 式 ， 获得 等 离 子体 相对 介 电常数 ｓ 为
探 测 该 类 型 目标 提 出 了几 点 建 议 ．
关 键 词 ： 近 空 间 ； 离子 体 ； 临 等 电磁 特 性 中 图 分 类 号 ： Ｎ９ Ｔ ５ 文 献 标 志码 ： Ａ Ｄ Ｉ１． ６ ／．ｓ． ７ ６ １ ０ 】 ２ ０ Ｏ ： ０ ９ ９ ． ｎ１ ３８ ９． ｌ． ． ２ ３ ｉ ６ ｓ ２ ００
场 的存 在 ， 电磁 波 产 生反 射 、 射及 散 射 ， 使 折 同时
吸 收 电 磁 波 能 量 ， 目标 的 Ｒ Ｓ 性 受 到 严 重 影 使 Ｃ 特 响 ， 雷 达 探 测 该 类 目标 也 产 生 影 响 ．目前 ， 些 对 一
＆１ 一 南 一 Ｊ 南 ｑ
化 ． 离子 体频 率 ＿为 等 ４
第２ 卷 第２ ５ 期
２ １ 年 ４月 ０１
文章 编 号 ： ６ ３ ８ ９ （ ０ １ ２０ ８ —４ １ ７ —６ １ １） — ０ ３０ ２ ０
空 军 雷 达 学 院 学 报
Ｊ ｕｍ ａ ｉ Ｆｏ ｃ ａ ａ ａ ｅ ｏ ｌ Ａ ｒ ｒ ｅＲ ｄ ｒＡｃ ｄ ｍ ｏｆ
因折 射 造成 的能量 衰 减可 以忽 略不计 ，而 吸收 主
天 器 的运 行 空 间．临 近空 间 高超 声 速 飞行 器一 般
是 指 能 够 以 大 于 等 于 ５ 的 飞 行 速 度 在 临 近 空 间 Ｍａ
要是 指 激 波等 离 子体 对 电磁 波能 量进 行 衰减 ．因
此 ， 文 主 要 对 影 响 目标 Ｒ Ｓ的 反 射 及 衰 减 作 用 本 Ｃ
＝
（ １ ）
式 中Ｐ＝ ｐ Ｕ／ ｆ为等 离子 体频 率 相对 雷达 频 率＿的 厂 归 一 化值 ， ＝ ２ｃ ｑ ｖ／ｒ ｆ为等 离子 体 碰撞 频率 的归一
学 者对 等 离子 体对 电磁 波 的影 响进 行 了研 究 ＿ Ｊ ５ ， 但 是 临近 空间 目标 高超声 速 运 动时 引起 的激 波 等 离子 体对 电磁 波 的影 Ⅱ 还 没有 被研 究 ． 向 因此 ， 文 本 从激 波 等离 子体 对 电磁 波 的反射 及 吸收 作用 和激
大气强 烈作 用 ， 头部 形成 弓形 脱体 激 波 ， 在 波后 气
体 温 度 、 强 急 剧 升 高 ， 大 气 离 解 、 离 ， 飞 行 压 使 电 在
器周 围形 成等离 子体 （ 电离气 体） 或 包覆 流场 ， 是 这
一
团非均 匀 、 撞 、 碰 冷等 离子 体 ． Ｊ等离 子体 包覆 流
和田 ８ ８０ ） ４ ０ ０
４ ０ １ ３０９
３ ９ ９６部 队 ， 疆 ．３８ 新
摘 要 ： 了有 效探 测 临 近 空 间 高超 声 速 飞行 器 ， 析 了激 波等 离子 体 对 电磁 波 的 吸 收 、 射 作 用 ， 为 分 反 讨论 了激 波等 离子体 单 位 距 离衰 减 、 射 系数 和 回 波 总 衰 减 与 雷 达 频 率 、 反 电子 碰 撞 频 率 的 关 系 ， 并对 其之 间 关 系以 及 对 不 同 波段 电磁 波 的 影 响 进 行 了仿 真 ． 真 结 果 表 明激 波 等 离子 体 对 微 波段 电磁 波衰 减 较 大． 后 ， 雷 达 仿 最 对
＝
波 等离 子 体包 覆 目标 电磁 散 射 特性 ，给 出 了激 波 等离 子 体对 不 同波 段 电磁 波 的衰 减值 ， 出了雷 提
达 探 测 该 类 目标 的 建 议 ．
等 离 子体 对 目标 Ｒ Ｓ Ｃ 的影 响 主要 由电磁 波在
等 离 子 体 中 传 播 的 衰 减 冈 子 及 电 磁 波 在 空 气 与 等
波 等 离 子 体 电 磁 特 性 ２个 方 面 分 析 了 临 近 空 间 激
√
８ ７√ ４ ９
（ ２ ）
（） ３
式 中 ｑ 为 电 子 电荷 ， 。 电 子 质 量 ， ｏ 真 空 介 。 ｍ 为 Ｅ为 电 常 数 ， 为 电子 数 密 度 ， 一 步 简 化 式 （）有 进 ２，
离 子体 界 面上 的反射 因子这 ２ 参数 决定 ．单 位 个
１ 激 波 等 离 子 体 对 电磁 波 的 反 射 及 吸 收
作 用 分 析
激 波等 离 子 体 对 电磁 波 的 影 响 主要 有 折 射 、
内巡 航并 且执 行特 定任 务 的飞行器 ｌ． 飞行器 是 ２该
近 年 来 新 近 发 展 起 来 的 一 类 军 事 目标 ，飞 行 速 度 极 快 ， 般 在 ５～ １ 之 间 ， 高 速 飞 行 时 ， 一 ６Ｍａ Ｊ当 与
进行 分 析 ． 等离 子体 对 电磁 波 的影 响 主要 指等 离子 体 对