再入等离子鞘层中的电磁波传输特性研究

摘要

飞行器再入大气层时，会出现“黑障”现象。“黑障现象”的产生是由于等离子鞘层对电磁波的吸收和反射作用，导致飞行器与地面失去联系，解决黑障现象是国内外航天领域一直致力研究的大问题。解决黑障问题的关键就是对电磁波在等离子鞘层中的传输有更深的认识，了解等离子鞘层各项参数对电磁波传输的影响。
　　本文在研究电磁波在等离子鞘层中的传输特性时，首先研究了等离子鞘层中电子密度为均匀分布情况，而后对于非均匀等离子鞘层，使用分段Epstein函数来描述等离子鞘层电子密度分布。此外，对于均匀和非均匀的等离子鞘层分别从不存在外加磁场和存在外加磁场两方面研究了电磁波入射到等离子鞘层时的传输特性，研究了等离子鞘层中不同参数对电磁波传输的影响。
　　对于等离子鞘层电子密度为均匀分布，采用理论分析的方法，得到了电磁波在均匀等离子体中的衰减和出射到空气中的总反射功率的数学表达式。当有外加磁场存在时，外加磁场会使入射电磁波传输性质发生改变，本文使用SMM方法研究了电磁波在均匀磁化等离子鞘层中的传输性质。
　　为更加真实的描述等离子体鞘层电子密度分布，本文使用分段Epstein函数来描述鞘层中电子密度分布，用Z变换FDTD方法对电子密度为Epstein分布的等离子鞘层进行了研究。
　　本文利用上述方法研究了电磁波在鞘层中的传输特性，通过Matlab软件进行数值模拟，得到了各参数对电磁波在等离子鞘层中传播特性的影响。研究表明，在实际中如果对参数进行适当调节，可以对再入等离子体鞘层的电磁特性加以控制，有望对解决“黑障”问题提供借鉴。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 再入等离子体鞘层基本特性分析

2.1 引言

2.2 等离子体的描述

2.3再入等离子鞘层的基本特征

2.4 本章小结

第3章 微波在均匀等离子鞘层中的传输特性

3.1引言

3.2 电磁波与均匀非磁化等离子体相互作用

3.3 SMM方法

3.4微波在均匀磁化等离子鞘层中的传输

3.5本章小结

第4章 电磁波在Epstein分布等离子鞘层中的传输特性

4.1引言

4.2 Z变换FDTD方法

4.3解析方法求解Epstein和线性分布的等离子鞘层的传输特性

4.4结论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢