等离子体鞘套低频通信电磁波透射率与辐照微波场强关系仿真研究  被引量:1

Simulation study of the relationship between low-frequency communication EM wave transmissivity of plasma sheaths and irradiation microwave E-field strength

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作  者:陈煜青 王蕾[1] 赵立山 贺军涛 Chen Yuqing;Wang Lei;Zhao Lishan;He Juntao(College of Advanced Interdisciplinary Studies,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)

机构地区:[1]国防科技大学前沿交叉学科学院,长沙410073

出  处:《强激光与粒子束》2023年第8期156-162,共7页High Power Laser and Particle Beams

基  金:国防科技大学前沿交叉学科学院重大基础自主研究项目(ZDJC19-11);国防科技大学前沿交叉学科学院自主科研基金项目(22-ZZKY-07);国家自然科学基金项目(12205369)。

摘  要:高超声速飞行器飞行期间,由于表面激波的影响,飞行器表面会生成等离子体鞘套。等离子体鞘套会吸收、反射和散射电磁波,导致通信信号发生衰减甚至中断,从而形成“黑障”问题。理论上来说,等离子体鞘套与微波的相互作用随微波电场幅值的变化呈现非线性,所以可能存在一个合适的电场幅值和辐照时间区间,使等离子体鞘套的电磁波透射率上升。针对这种可能性,采用有限元分析方法,对飞行器表面等离子体鞘套流场与电磁场进行二维耦合仿真,得到微波照射后等离子体鞘套透射率的改变情况。分别使用电场幅值为5×10^(4)、1×10^(5)、2.5×10^(5)、5×10^(5) V·m^(−1)的微波对等离子体鞘套进行30 ns的辐照,在辐照后等离子体鞘套对1.2 GHz和1.6 GHz的电磁波的最大透射率提升,为解决“黑障”问题提供了新的可能。During the flight of hypersonic vehicle,plasma sheath will be produced on the surface due to the influence of surface shockwave.Because the plasma sheath will absorb,reflect and scatter electromagnetic waves,the communication signal will be attenuated or even interrupted,causing“blackout”problem.Theoretically,the interaction between the plasma sheath and microwave is nonlinearly changing with electric field,so there may be a suitable E-field amplitude and irradiation time interval to make electromagnetic wave transmissivity rise.For this possibility,Finite Element Analysis is used to conduct a two-dimensional coupled simulation of the plasma sheath flow field and the electromagnetic field on the hypersonic vehicle’s surface,and the change of the plasma sheath transmissivity after microwave irradiation is obtained.The plasma sheath was irradiated for 30 ns with electric field of 5×10^(4)、1×10^(5)、2.5×10^(5)、5×10^(5) V·m^(−1),respectively.The maximum transmissivity to 1.2 GHz and 1.6 GHz electromagnetic waves is enhanced after irradiation.It provides a new possibility to solve the“blackout”problem.

关 键 词:高超声速飞行器 等离子体鞘套 黑障 微波 耦合仿真 

分 类 号:O539[理学—等离子体物理]

 

参考文献:

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