高速飞行器等离子鞘套分布特性诊断方法研究

摘要

飞行器再入过程中,大尺度、长时间气动加热导致其表面防热材料及周围空气产生热电离,形成一层包裹飞行器的等离子体,称为等离子鞘套。等离子鞘套会对通信信号产生不同程度的反射和衰减,严重时会导致通信中断,即黑障现象。研究黑障现象的成因以及削弱黑障现象影响的方法都需要得到鞘套的分布特性信息,诊断鞘套的分布特性对研究黑障现象的影响和削弱黑障现象的方法具有重要意义。
　　本文重点研究了可应用于高速飞行器等离子鞘套分布特性诊断的频率调制反射法。首先分析了等离子鞘套物理特性,结合其高温等特征对光谱、探针、微波及三种微波反射诊断方法的原理、应用范围与局限性进行了理论分析,同时结合时域有限差分法(FDTD)进行了仿真,结果表明频率调制反射法理论上能够应用于高速飞行器等离子鞘套的诊断环境;然后针对高速飞行器等离子鞘套密度涨落范围大、密度梯度大的物理特性,对频率调制反射法进行了改进,并利用改进后的方法结合时域有限差分法对不同电子密度峰值、密度梯度、碰撞频率下的鞘套模型分别进行了仿真,结果表明频率调制反射法可以较为准确地反映各种不同分布特性等离子鞘套的电子密度分布剖面,将其应用于高速飞行器等离子鞘套分布特性诊断理论上具有可行性。

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第一章 绪论

1. 1 研究背景

1. 2 相关领域国内外研究现状

1. 3 本文主要内容

第二章 高速飞行器等离子鞘套特性概述

2. 1等离子体特性概述

2. 2高速飞行器等离子鞘套特性分析

2. 3高速飞行器等离子鞘套诊断方法分析

2. 4 本章小结

第三章 微波反射法的理论分析与仿真

3. 1微波反射法概述

3. 1方法可行性分析

3. 3 本章小结

第四章 频率调制反射法诊断等离子鞘套

4. 1诊断过程分析及参数讨论

4. 2 数据处理方法

4. 3 仿真建模与结果分析

4. 4 本章小结

第五章 工作总结与展望

5. 1 本文工作总结

5. 2 展望

致谢

参考文献