再入飞船等离子体鞘套对通信衰减的仿真与建模

摘要

航天飞行器（卫星、导弹、航天飞机和载人飞船返回舱等）以高超声速再入大气层时，由于高温高压会在表面形成包覆着飞行器的等离子体鞘套。等离子体鞘套会对通过其中的无线信号产生吸收、反射、折射、投射、色散等现象，严重影响航天器与外界通信，甚至会产生黑障而完全阻隔通信。
　　 国外为了研究返回舱再入时这种特殊的通信环境问题，早在20世纪60年代美国就投入巨资进行了无线电衰减测量试验，如（RAM计划），并通过RAM—C1、RA M—C2、RA M—C3试验，获得了大量的技术数据和经验；国内从20世纪80年代开始进行了大量地面实验，如由中科院力学所等单位开展了再入通讯可行途径的地面试验等。这些研究主要集中于对等离子体鞘形状、结构及特点的研究，以及对等离子体鞘中电子密度分布的计算和建模，等离子体的反射系数和透射系数的计算，还有消除等离子体的物理、化学手段等方面。这些学者在各个的领域里对再入通信衰减的研究做出了杰出的贡献。
　　 本文在前人研究的基础上，提出了一种研究完整的飞船再入全过程中等离子体鞘对通信影响的新方案：即从衰减分贝数的角度，在飞船再入全过程中进行飞船表面三维实时衰减情况模拟，得到飞船返回轨迹上每一点的位置及在这位置上飞船表面每一点的衰减情况。通过对飞船三维外形、飞船再入过程、飞船周围流场温度、压强和电子密度分布等部分进行仿真建模，探讨了等离子体各参数对衰减的影响，并将各种研究综合起来得到三维实时的衰减模型，为今后研究采取主动和被动手段来解决通信衰减问题提供了重要理论依据，也是进一步采用新型技术进行再入通信仿真的前提，对研究航天器与外界的通信问题具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第1章 绪论

第2章 再入飞船等离子体鞘套

第3章 电磁波在等离子体中的传播

第4章 再入飞船通信环境建模研究

第5章 等离子体鞘对信号衰减的仿真与建模

第6章 结论及展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文