臨近空間高速飛行器電磁散射建模理論和方法

高超聲速出版工程
目錄
叢書(shū)序
前言
第1章 緒論/1
1.1 高超聲速目標(biāo)等離子體鞘套 /1
1.2 等離子體鞘套研究歷程/3
1.2.1 等離子體鞘套中的電磁波傳播/5
1.2.2 等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射特性/7
1.2.3 等離子體鞘套對(duì)天線輻射特性的影響/9
1.2.4 等離子體鞘套地面模擬實(shí)驗(yàn)研究/10
參考文獻(xiàn)/12
第2章 高超聲速目標(biāo)等離子體鞘套流場(chǎng)特征及仿真/18
2.1 高超聲速目標(biāo)等離子體鞘套流場(chǎng)/18
2.2 流場(chǎng)控制方程組與化學(xué)反應(yīng)模型/21
2.2.1 流場(chǎng)控制方程組/21
2.2.2 控制方程的離散/23
2.2.3 化學(xué)反應(yīng)模型/26
2.3 典型飛行器等離子體鞘套流場(chǎng)仿真/30
2.3.1 鈍錐飛行器流場(chǎng)仿真/30
2.3.2 尖錐飛行器流場(chǎng)仿真/33
2.3.3 類HTV高超聲速流場(chǎng)仿真/36
2.4 等離子體鞘套流場(chǎng)的典型物理效應(yīng)/39
2.4.1 等離子體鞘套流場(chǎng)的空間非均勻性/39
2.4.2 等離子體鞘套流場(chǎng)的時(shí)域動(dòng)態(tài)性/41
2.4.3 等離子體鞘套流場(chǎng)中的燒蝕效應(yīng)/44
2.4.4 等離子體鞘套流場(chǎng)的非線性效應(yīng)/45
2.5 本章小結(jié)/45
參考文獻(xiàn)/46
第3章 等離子體鞘套中的電磁波傳播/51
3.1 基本理論與方法/51
3.1.1 等離子體特征參量/51
3.1.2 等離子體的色散特性/53
3.1.3 等離子體中電磁計(jì)算方法/59
3.2 空間非均勻等離子體鞘套中的電磁波傳播/68
3.2.1 電子密度非均勻性對(duì)電磁波傳播的影響/69
3.2.2 碰撞頻率非均勻性對(duì)電磁波傳播的影響/72
3.3 磁化有界等離子體鞘套中的電磁波傳播/75
3.3.1 磁化等離子體鞘套物理模型/75
3.3.2 等離子體物理參數(shù)對(duì)電磁波傳播的影響/76
3.4 時(shí)變等離子體鞘套中的電磁波傳播/81
3.4.1 時(shí)變等離子體鞘套參數(shù)對(duì)電磁波傳播的影響/82
3.4.2 RAM-C再入試驗(yàn)不同再入高度下的電磁波傳播/85
3.5 塵埃時(shí)變等離子體鞘套中的電磁波傳播/89
3.5.1 時(shí)空非均勻等離子體鞘套中的電磁波傳播特性/89
3.5.2 考慮塵埃等離子體時(shí)RAM-C再入試驗(yàn)不同再入高度下的電磁波傳播/94
3.6 碰撞頻率對(duì)等離子體鞘套中電磁波傳播的影響/95
3.6.1 不同模型下非磁化塵埃等離子體的介電常數(shù)/96
3.6.2 塵埃等離子體的電離度對(duì)電磁波傳播的影響/103
3.7 非線性效應(yīng)對(duì)等離子體中電磁波傳播的影響/116
3.7.1 熱致非線性效應(yīng)/116
3.7.2 非線性效應(yīng)下等離子體中的電磁波傳播/120
3.8 本章小結(jié)/124
參考文獻(xiàn)/126
第4章 高超聲速湍流中的電磁波傳播特性分析/130
4.1 等離子體鞘套分形描述及電磁波傳播模型/130
4.1.1 等離子體鞘套湍流/130
4.1.2 等離子體鞘套湍流的分形描述/134
4.1.3 等離子體鞘套湍流一維分形相位屏建模及衍射分析/136
4.1.4 等離子體鞘套湍流二維分形相位屏建模及衍射分析/147
4.2 等離子體鞘套中的波束傳播特性/155
4.2.1 高斯波束傳輸模型/156
4.2.2 等離子體鞘套湍流中高斯波束的二階矩/158
4.2.3 等離子體鞘套湍流中高斯波束的平均強(qiáng)度和波束展寬/162
4.2.4 等離子體鞘套湍流中高斯波束的到達(dá)角起伏和漂移特性/167
4.2.5 等離子體鞘套湍流對(duì)合成孔徑雷達(dá)成像特性的影響/172
4.3 本章小結(jié)/180
參考文獻(xiàn)/180
第5章 基于FDTD的高超聲速等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射/183
5.1 等離子體鞘套中的FDTD方法/183
5.2 時(shí)變等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射特性/190
5.2.1 三維等離子體鞘套的時(shí)變模型/190
5.2.2 時(shí)變參數(shù)對(duì)等離子體鞘套電磁散射特性的影響/191
5.2.3 外加磁場(chǎng)對(duì)時(shí)變等離子體鞘套電磁散射特性的影響/198
5.3 時(shí)空非均勻等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射特性/200
5.3.1 三維時(shí)空非均勻等離子體鞘套的物理模型/201
5.3.2 鈍錐包覆時(shí)空非均勻等離子體鞘套的電磁散射特性/202
5.3.3 時(shí)空非均勻等離子體鞘套參數(shù)下的電磁散射特性/209
5.4 時(shí)空非均勻弱電離塵埃等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射特性/212
5.4.1 時(shí)空非均勻塵埃等離子體的理論模型/213
5.4.2 時(shí)空非均勻塵埃等離子體物理模型/217
5.4.3 弱電離塵埃等離子體參數(shù)對(duì)電磁散射特性的影響/217
5.5 不同飛行器氣動(dòng)外形的電磁散射特性/222
5.5.1 物理模型及其等離子體鞘套模型的建立/222
5.5.2 不同飛行器氣動(dòng)外形對(duì)電磁散射特性的影響/223
5.6 本章小結(jié)/225
參考文獻(xiàn)/225
第6章 基于PO法的高超聲速等離子體鞘套包覆目標(biāo)電磁散射/229
6.1 高超聲速目標(biāo)RCS的物理光學(xué)表達(dá)式/230
6.2 非均勻等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射特性/234
6.2.1 PO法的正確性驗(yàn)證/234
6.2.2 分層非均勻等離子體鞘套包覆目標(biāo)的電磁散射特性/235
6.2.3 不同再入高度下RAM C飛行器的電磁散射特性/240
6.3 基于PO-IZMM的高超聲速飛行器電磁散射計(jì)算/244
6.3.1 高超聲速飛行器的PO-IZMM/245
6.3.2 高超聲速飛行器的電磁散射特性分析/251
6.3.3 高超聲速飛行器動(dòng)態(tài)電磁散射特性仿真及特征提取/253
6.4 等離子體鞘套對(duì)高超聲速目標(biāo)一維距離成像特性的影響/267
6.4.1 高超聲速飛行器幾何建模/268
6.4.2 基于PO法的一維距離像求解/268
6.4.3 金屬鈍錐的一維距離像/270
6.4.4 RAM C飛行器不同再入高度下的一維距離像分布/271
6.5 基于BGK碰撞模型的弱電離塵埃等離子體鞘套的電磁散射特性/272
6.5.1 塵埃等離子體物理模型/272
6.5.2 不同塵埃等離子體參數(shù)下的RCS計(jì)算/274
6.5.3 塵埃等離子體鞘套電磁散射特性比較/278
6.6 熱致非線性效應(yīng)對(duì)等離子體鞘套包覆目標(biāo)電磁散射特性的影響/279
6.6.1 熱致非線性效應(yīng)下鈍錐飛行器的RCS/279
6.6.2 熱致非線性效應(yīng)下高超聲速類HTV飛行器的RCS/283
6.7 涂覆RAM高超聲速目標(biāo)的RCS減縮特性/286
6.7.1 不同再入條件下的非均勻等離子體鞘套模型/286
6.7.2 涂覆RAM的高超聲速飛行器的RCS減縮/287
6.8 等離子體包覆目標(biāo)THz散射/291
6.8.1 包覆等離子體鈍錐的散射/291
6.8.2 包覆等離子體HTV飛行器的散射/292
6.9 本章小結(jié)/298
參考文獻(xiàn)/300
第7章 等離子體鞘套及載體平臺(tái)對(duì)天線輻射特性的影響/303
7.1 等離子體鞘套中的射線追蹤法/303
7.1.1 等離子體鞘套中的電磁波傳播損耗/303
7.1.2 等離子體鞘套中的電磁波透射衰減/306
7.1.3 方法驗(yàn)證/308
7.2 二維非均勻等離子體鞘套的天線輻射特性/309
7.2.1 天線及等離子體鞘套物理模型/309
7.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析/311
7.3 三維非均勻等離子體鞘套的天線輻射特性/313
7.3.1 天線及基于目標(biāo)的等離子體鞘套物理模型/314
7.3.2 基于類HTV-2的等離子體鞘套射線路徑/316
7.3.3 計(jì)算結(jié)果及分析/316
7.4 塵埃等離子體鞘套對(duì)天線輻射特性的影響/320
7.4.1 塵埃等離子體鞘套物理模型/320
7.4.2 計(jì)算結(jié)果及分析/321
7.5 天線艙和載體平臺(tái)對(duì)等離子體鞘套天線性能的影響/324
7.5.1 天線的主要性能指標(biāo)/324
7.5.2 天線測(cè)量理論與方法/327
7.5.3 天線艙對(duì)天線性能的影響/331
7.5.4 天線艙中天線深度對(duì)天線性能的影響/345
7.5.5 載體平臺(tái)對(duì)天線性能的影響/346
7.6 本章小結(jié)/348
參考文獻(xiàn)/349