高超飞行器鞘套电子密度与碰撞的数值研究

发布时间：2021-06-29 06:48

　　空天飞行器高速再入大气层阶段会在飞行器周围形成等离子体鞘套,引起“黑障”和“热障”等系列问题。电磁波与黑障等离子体相互作用对飞行器通信、遥感、控制、GPS信号传输等都带来严重的问题。等离子体鞘套作为黑障问题的源头,对其主要特性的掌握成为解决黑障问题的关键问题。因此,有必要对等离子体鞘套内部特性进行研究,为解决“黑障”问题提供参考。本工作的科学目标是:数值模拟真实再入飞行器周围流场中等离子体鞘套的稳态特性,为进一步研究等离子体鞘套对入射微波信号传播的影响提供可靠的数据和演化规律。主要工作包括以下三个方面:（1）高超声速空天飞行器热化学非平衡流场的数值模拟针对RAM C II飞行器几何外形建立二维轴对称钝锥实验模型,以USim商用软件为基础,考虑化学反应动力学模型对热化学非平衡流场模拟结果的影响,利用热力学模型、化学反应动力学模型进行仿真和分析研究。针对模拟结果,考虑不同飞行高度对温度、激波距离、鞘套内部电子数密度及电子与中性粒子碰撞的影响,对等离子体鞘套特性进行了比较详尽的分析。（2）针对多组分多反应条件下高超声速空天飞行器热化学非平衡流场的数值模拟在考虑热力学、化学反应动力学效应的二维... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

临近空间示意图

图 1-2 高超声速飞行器[1]另一方面，重返地球大气层的航天器会产生强烈的激波加热和隔热层烧蚀，产生一个等离子体鞘套包裹着它。等离子体鞘套能够衰减、反射、吸收微波信，导致飞行器与地面基站之间的通信、控制信号完全丢失或严重恶化[9-11]。等离体鞘套对电磁信号的传输这种导致通信、导航和跟踪遥测等方面出现故障的强

图 1-3 等离子体鞘套示意图[10]由于速度大，高超声速飞行器在穿越大气层时具有巨大的动能和势能。在超音速条件下，激波会在飞行器周围形成，从而压缩和加热周围（特别是头部附近）的空气。在高超音速下，这种加热足以提高到空气组分离解和达到电离能以上的温度，从而在飞行器周围形成等离子体层。氧(温度在2000 K以上)和氮(温度在4000

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3255961