管状封闭式等离子体发生器隐身性能分析

为深入探究封闭式等离子体管在电磁隐身方面的作用和价值,利用数学仿真工具 MATLAB 依据电磁学领域内的准经典方法-WKB（wenzel,kramers,brillouin）法进行数值分析和模拟,系统研究了电磁波垂直入射封闭式等离子体管时,电磁波衰减系数与管内等离子体温度、等离子体密度、等离子体层厚度的关系。结果表明,与传统的开放式等离子体发生器相比,封闭式等离子体发生器参数对等离子体隐身性能有更加显著的作用,存在等离子体层厚度与密度的最佳组合使得电磁衰减达到最优。同时,着重探讨了电磁波入射角度对等离子体隐身性能的影响,发现大角度入射的电磁波在一定的波段范围内,其衰减系数基本维持不变并且有较好的电磁吸收性能,同时存在最优入射角使得电磁衰减达到最大。     

斜入射电磁波在大气等离子体层中的衰减

基于WKB近似方法,研究了任意角度入射的电磁波在覆盖金属表面的大气等离子体层中的衰减.讨论了适合等离子体隐身的等离子体密度模型,数值计算了电磁波在大气等离子体层中的衰减与大气等离子体层中的负离子、入射角度以及电子碰撞频率之间的关系,并给出了相关参数的电磁波衰减.     

电磁波在不均匀非磁化等离子体中的吸收

提出了一种新型归一化的Z变换FDTD算法(ZTFDTD).ZTFDTD采用DH模式,根据DE的频变关系式,利用Z变换形成D-E-H-D迭代模式,将这种方法用于电磁波与非磁化等离子体的仿真,通过二维模型分别仿真了在不同等离子体自由电子密度分布,不同电磁波频率和不同等离子体碰撞频率下,不均匀非磁化等离子体对电磁波的吸收衰减.数值结果表明,等离子体隐身在理论上是有效可行的,合理地设置等离子体参数,可以极大地增强等离子体隐身效果.     

平面电磁波在等离子体中的吸收衰减

研究等离子体在隐身技术中的应用.采用垂直入射线极化平面电磁波斜入射到具有金属衬底的等离子体层的模型,利用W.K.B解,推导出电磁波能量衰减与电磁波频率和等离子体密度的关系式.在此基础上,对不同入射角的电磁波在等离子体密度为均匀分布、线性分布和指数分布情况下传播的能量衰减进行了数值计算.结果表明,电磁波衰减随等离子体密度以及电磁波入射角增加而增加;在3种分布情况下电磁波能量衰减规律是相似的.     

非均匀等离子体覆盖金属目标的隐身性能分析

分析了非均匀冷等离子体覆盖金属目标的隐身性能。通过研究电磁波在多层媒质中的传播规律,建立广义反射系数公式,基于此公式,将非均匀冷等离子体均分成多层,每层可看作密度均匀分布,采用递推迭代的方法可得到从等离子体覆盖金属目标反射回来的电磁波,进而分析其回波损耗。数值结果表明,等离子体碰撞频率、厚度及密度是影响目标隐身的主要因素,增大碰撞频率、增加厚度可增大频段内的电磁波衰减,增加线性分布等离子体密度的最大值,能改善电磁波的最大衰减并提高有用衰减频段的中心频率。因此,统一优化等离子体覆盖物的相关参数,可以实现金属目标的最佳隐身效果。     

火箭尾焰电磁特性参数对电磁波衰减特性影响研究

在电磁波波动方程WKB法近似解基础上,应用电磁波能量衰减计算方程,分析了电磁波在火箭尾焰中的传播与受干扰过程,研究了等离子体频率、自由电子碰撞频率和自由电子密度等火箭尾焰电磁特性参数对电磁波能量衰减特性的影响.结果表明,电磁波频率和尾焰电磁特性共同影响电磁波的衰减.     

等离子体对微带电磁波传输的影响

研究了微带线间隙填充均匀等离子体层对电磁波传输的影响. 得到了在大小两种间隙下等离子体频率(密度)、电子碰撞频率、等离子体厚度和宽度等参数与电磁波传输效率的关系. 仿真结果表明,对给定微带间隙,较高频率电磁波将无损或低损通过间隙,而较低频率电磁波被截止. 填充一定密度等离子体后,被截止的低频电磁波可以通过间隙,其传输效率随等离子体密度(频率)增大而增大,随碰撞频率增大而减小,而且间隙等离子体应具有适当的宽度和厚度. 等离子体在高频段产生一个衰减峰,其位置与等离子体频率成正比,但与碰撞频率无关. 利用等离子体可以控制微带线上电磁波的传输.     

雷达隐身等离子体参数优化设计

针对等离子体对雷达波的吸收、衰减问题,采用求解波动方程的方法,计算了非均匀等离子体覆盖的金属目标对雷达波的反射。选取非均匀等离子体的最大电子数密度为5×1016~1018m-3,碰撞频率为10-1~103GHz,等离子体厚度为0~0.5 m。研究结果表明:提高等离子体电子数密度能够增强对高频雷达波的隐身效果,但同时需合理提高碰撞频率以保证对低频雷达波的隐身能力;有效增加等离子体厚度,可降低对等离子体源电子数密度的要求几倍甚至数十倍;当等离子体密度梯度较大时,出现非线性衰减,此时增加等离子体的厚度不再改善隐身效果。计算了在不同电子数密度和碰撞频率下,达到10 dB雷达隐身要求所需要的等离子体厚度。结果表明在等离子体电子数密度受限时,通过对等离子体的碰撞频率和厚度的参数优化,可以达到最佳的隐身效果。     

电磁波在等离子体中的衰减特性

从理论上研究了不同密度下大气压等离子体中正负离子、电子对电磁波衰减的影响,对电磁波的吸收、反射和透射功率特性进行了分析.结果表明,在大气压条件下,当正负离子浓度超过电子浓度的1×104倍以上时,正负离子对电磁波在等离子体中衰减特性的影响非常显著,同时给出了电磁波在等离子体中的吸收峰值和带宽,所得结果为用于隐身目的的等离子体参量的选择提供了重要依据.     

电磁波在冷等离子体中碰撞吸收特点研究

在建立平面分层冷等离子体模型基础上,采用WKB方法求解垂直入射面电磁波动方程,研究了电磁波与等离子体传播碰撞吸收过程中电磁波能量的变化规律。计算表明,电磁波的入射角度显著地影响等离子体对电磁波碰撞吸收衰减;等离子体有效碰撞频率不同,电磁波吸收衰减峰值不同,最大吸收位置所对应的入射波频率也不同。     

非均匀磁化等离子体中电磁波的吸收特性研究

研究了磁化、稳定、二雏、非均匀等离子体中电磁波的吸收特性，讨论各种等离子体参数对吸收功率的影响；对每一分层的反射功率和透射功率进行了计算，得到吸收功率取决于电子密度、碰撞频率以及入射波的传播角．非均匀等离子体用分层来模拟．假定每一分层的电子密度为常数，但总的电子密度服从抛物线分布.     

电磁波在周期调制等离子体上的共振反射

本文研究了高频电磁波在均匀无磁化等离子体中传播时,由于传播方向上有限区域内存在常幅密度扰动驻波引起的共振折反射现象.从等离子体流体方程组出发,导出适于描述常幅密度扰动驻波影响下的电磁波传播方程;并对各种情况详细求解该方程得到折反射系数的解析表达式.     

波在周期磁化均匀等离子体中的反射

采用分层介质方法处理周期磁化均匀等离子体层,研究了电磁波射向周期磁化等离子体层时电磁波的反射特性,分析了等离子体电子密度,电子碰撞频率以及外加磁场等因素对电磁波反射的影响,得出一定条件下等离子体密度和电子碰撞频率下等离子体对电磁波的反射特性。     

双基推进剂火箭排气羽流的微波衰减

本文从电磁波在火箭发动机排气羽流等离子体中的传输特性,分析了电磁波频率、羽流等离子体振荡频率和磁撞频率对电磁波衰减的影响。概略地论述了自由电子密度和碰撞频率的有关理论,分析了一些实验规律,指出了固体推进剂设计与降低电磁波衰减的关系,对研究微波衰减小的固体推进剂设计有一定参考意义。     

碰撞对伴有二次电子发射等离子体鞘层的影响

建立了包括器壁发射二次电子的等离子体鞘层的流体模型,讨论了一维稳态等离子体鞘层中离子与中性粒子的碰撞对含有二次电子发射的鞘层结构的影响。结果表明:碰撞频率的增加,导致鞘层空间的二次电子密度逐渐增大,离子密度是先增加后减小,离子速度则是先减小后增加。从碰撞和二次电子发射比较来说,碰撞频率的增加对于鞘层空间影响更大。另外发现碰撞对于不同带电量的离子来说,带电量较少的离子的等离子体鞘层受碰撞的影响要大一些。