臨近空間高超聲速飛行器再入大氣層的過程中,其表面和周圍空間中會產(chǎn)生一層結(jié)構(gòu)復(fù)雜的等離子體鞘套,鞘套的存在會對電磁波產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,不僅制約了高超聲速飛行器的發(fā)展,也對此類目標(biāo)的探測和識別造成困難,因此針對等離子體鞘套包覆目標(biāo),全面而系統(tǒng)地研究其電磁散射特性是十分有必要的。但由于飛行試驗和地面實驗受諸多條件的限制,使得實測數(shù)據(jù)獲取代價昂貴,所以對包覆目標(biāo)進行建模仿真來研究其電磁散射特性不失為一種經(jīng)濟且易實現(xiàn)的方法。本文以等離子體鞘套包覆目標(biāo)的雷達(dá)回波仿真為基礎(chǔ),利用一維距離像和二維成像結(jié)果,對等離子體鞘套包覆目標(biāo)電磁散射特性進行了分析。具體工作如下:首先,討論了等離子體和電磁波之間的相互作用,并基于高頻物理光學(xué)(PO)法,對等離子體鞘套包覆目標(biāo)雷達(dá)回波進行了建模仿真。在介紹了再入過程目標(biāo)運動狀態(tài)和幾種等離子體變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,采用目前常用的模型對目標(biāo)和包覆的等離子體鞘套進行幾何建模。采用PO算法計算目標(biāo)的后向散射系數(shù),結(jié)合目標(biāo)的動態(tài)刻畫以及等離子體對相位造成影響的估算結(jié)果來計算目標(biāo)的回波相位,再根據(jù)回波信號生成原理,實現(xiàn)鞘套包覆目標(biāo)雷達(dá)回波的仿真。然后,對高溫真空腔體環(huán)境中等離子體包覆目... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國X-51、HTV、X37B高超聲速飛行器計劃

2圖1.1 美國 X-51、HTV、X37B 高超聲速飛行器計劃圖1.2 俄羅斯“鷹”計劃和德國 SHEFEX 計劃在飛行器再入大氣層的過程中，其表面和周圍空間中會產(chǎn)生一層結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的等離子體鞘套，鞘套的存在會對入射其中的電磁波產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，不僅制約了高超聲速飛行器的發(fā)展，也使得對再入段雷達(dá)目標(biāo)的探測和識別變得非常困難。其一，不同參數(shù)的鞘套層對入射電磁波有著不同程度的吸收、折射、反射影響，使得電磁波功率衰減，嚴(yán)重時造成信號中斷，即所謂的“黑障”問題[9][10]。其二，再入目標(biāo)被鞘套包覆時，其空間電磁散射特性和目標(biāo)本身的散射特性有著很大的不同，對高超聲速飛行器的雷達(dá)探測和識別造成困難

（a）椎體目標(biāo)模型 （b）坐標(biāo)系角度示意圖圖3.6 計算 RCS 的目標(biāo)模型和坐標(biāo)角度示意圖分別用電磁計算軟件 FEKO 和本章上述的 PO 算法計算該目標(biāo)的 RCS，其結(jié)果如下圖 3.7（a）和圖 3.7（b）所示。（a）FEKO 計算出的 RCS 示意圖 （b）本章方法計算出的 RCS 示意圖圖3.7 椎體目標(biāo) RCS 計算結(jié)果示意圖對比圖 3.7 中（a）和（b）FEKO 和本章算法所得的結(jié)果，椎體目標(biāo)的 RCS 隨方向角 的變化趨勢是一致的，且 RCS 達(dá)到峰值時的入射方向角相同，兩種方法計算出的椎體目標(biāo) RCS 結(jié)果基本一致，由于目標(biāo)散射中存在繞射和多次反射現(xiàn)象，在某些角度本章算法得出的 RCS 和軟件計算出的結(jié)果存在一定誤差，但并不影響結(jié)論，證明本章算法基本是正確的。3.4 等離子體包覆目標(biāo)雷達(dá)回波仿真雷達(dá)發(fā)射信號為線性調(diào)頻信號時，信號可以表示為[54] 2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]磁化等離子體包覆下微帶天線的輻射特性分析[J]. 郝汀,張磊.  艦船電子對抗. 2015(06)
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[2]電磁波在空間等離子體中傳輸與散射若干問題研究[D]. 李江挺.西安電子科技大學(xué) 2012
[3]等離子體覆蓋目標(biāo)的電磁特性及其在隱身技術(shù)中的應(yīng)用[D]. 劉少斌.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004

碩士論文
[1]電磁波在等離子體鞘套中傳播的非線性效應(yīng)研究[D]. 徐超奇.西安電子科技大學(xué) 2015
[2]基于SAR成像的三維電磁散射特性反演方法的研究[D]. 陳明領(lǐng).電子科技大學(xué) 2014
[3]航天器再入段電波特性及加磁場減輕黑障效應(yīng)研究[D]. 張亮.南京理工大學(xué) 2013
[4]等離子體包覆下典型目標(biāo)電磁散射特性研究[D]. 張寶賢.西安電子科技大學(xué) 2013
[5]等離子體鞘套包覆目標(biāo)電磁散射特性研究[D]. 仲維偉.西安電子科技大學(xué) 2012
[6]等離子體電磁特性研究及應(yīng)用[D]. 檀雷.南京理工大學(xué) 2010
[7]等離子體鞘套隱身特性研究[D]. 羅琦.南京航空航天大學(xué) 2010
[8]導(dǎo)彈雷達(dá)艙等離子體隱身原理研究[D]. 朱冰.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：2902439