空间等离子体中电磁波传播的若干问题研究

发布时间：2024-03-01 00:26

　　近年来,临近空间的开发利用已成为众多国家与组织关注的焦点,鉴于此发展的需求和机遇,我们国家也提出了发展临近空间高超声速飞行器的计划,但是当飞行器以很高的速度进入稠密的大气层中时,由它本身的超高运动速度将产生巨大的动能,该动能不断转换为热能,使飞行器驻点区表面覆盖的各种防热材料和空气分子丢失电子,继而发生电离,形成一层包裹在飞行器周围的高温等离子体激波流体,我们将此称为等离子鞘套,而该高温等离子鞘套将会对地面的测控通信信号产生屏蔽作用,势必会影响到飞行器的信息传输,严重时会导致导航、遥测和数传等信息交换的中断,使得飞行器与地面失去联系,这样就极大的威胁了飞行器的飞行安全,此即所谓的“黑障”难题。从外太空再次进入大气层的飞行器同样也面临“黑障”的困扰。因此研究电磁波在空间等离子体中的传播特性,对解决飞行器遇到的“黑障”难题具有重要意义。本文在研究空间等离子体基本物理特性的基础上,研究了等离子体对天线的辐射特性;还将飞行器表面材料烧蚀引起的尘埃因素、飞行器本身的运动速度以及等离子体本身的非均匀性等导致等离子鞘套动态性的因素也都纳入研究范畴,本文的主要创新点及贡献包括:1、研究了再入空间等离子...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.2超高声速飞行器

2020年开始进行12-15次飞行试验。(a)美国X-43A飞行器(b)美国HTV-2飞行器图1.2超高声速飞行器临近空间高速飞行器与传统意义上的航天飞行器相比，它的速度非常快，而且发射成本和运载成本都很低[9,10]，但是它需要连续不间断的全程测控、导航和....

图1.3临近空间超高速飞行器表面的等离子鞘套

严重时导致信息链路中断，形成所谓的“黑障”现象。(a)航天飞机（b）HTV-2飞行器图1.3临近空间超高速飞行器表面的等离子鞘套

图1.4再入飞行器等离子鞘套

[13]。图1.4再入飞行器等离子鞘套为了解决黑障产生的通讯中断，NASA对该问题进行了一系列的探索[13-17]，如著名的RAM（RadioAttenuationMeasurements）再入研究计划[15]，计划中包含理论和实验两部分。该计划增强了各国科学家对高速飞行....

图1.6钝锥飞行器50Km高度处等离子鞘套参数分布

第一章绪论5图1.6钝锥飞行器50Km高度处等离子鞘套参数分布图1.7HTV飞行器50Km高度处等离子鞘套参数分布图1.8钝锥飞行器40Km高度处等离子鞘套参数分布

本文编号：3915160