临近空间高速飞行器电磁散射建模理论和方法

　　《临近空间高速飞行器电磁散射建模理论和方法》主要介绍高超声速飞行器等离子体鞘套电磁特性、等离子体鞘套中的电磁波传播、等离子体鞘套包覆目标电磁散射的基本理论与方法。内容包括以下几个方面：等离子体鞘套电磁波传播与鞘套包覆目标电磁散射研究现状及应用背景；等离子体鞘套物理模型、参数特征及模拟方法；等离子体数学模型、电磁波传播计算方法、非均匀和时变等离子体鞘套中的电磁波传播问题；等离子体分形湍流模型、湍流对电磁波传播的影响；等离子体鞘套包覆目标的高、低频电磁散射计算方法及电磁散射特性分析；等离子体鞘套及载体等对天线辐射特性的影响。

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高超声速出版工程
目录
丛书序
前言
第1章 绪论/1
1.1 高超声速目标等离子体鞘套 /1
1.2 等离子体鞘套研究历程/3
1.2.1 等离子体鞘套中的电磁波传播/5
1.2.2 等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性/7
1.2.3 等离子体鞘套对天线辐射特性的影响/9
1.2.4 等离子体鞘套地面模拟实验研究/10
参考文献/12
第2章 高超声速目标等离子体鞘套流场特征及仿真/18
2.1 高超声速目标等离子体鞘套流场/18
2.2 流场控制方程组与化学反应模型/21
2.2.1 流场控制方程组/21
2.2.2 控制方程的离散/23
2.2.3 化学反应模型/26
2.3 典型飞行器等离子体鞘套流场仿真/30
2.3.1 钝锥飞行器流场仿真/30
2.3.2 尖锥飞行器流场仿真/33
2.3.3 类HTV高超声速流场仿真/36
2.4 等离子体鞘套流场的典型物理效应/39
2.4.1 等离子体鞘套流场的空间非均匀性/39
2.4.2 等离子体鞘套流场的时域动态性/41
2.4.3 等离子体鞘套流场中的烧蚀效应/44
2.4.4 等离子体鞘套流场的非线性效应/45
2.5 本章小结/45
参考文献/46
第3章 等离子体鞘套中的电磁波传播/51
3.1 基本理论与方法/51
3.1.1 等离子体特征参量/51
3.1.2 等离子体的色散特性/53
3.1.3 等离子体中电磁计算方法/59
3.2 空间非均匀等离子体鞘套中的电磁波传播/68
3.2.1 电子密度非均匀性对电磁波传播的影响/69
3.2.2 碰撞频率非均匀性对电磁波传播的影响/72
3.3 磁化有界等离子体鞘套中的电磁波传播/75
3.3.1 磁化等离子体鞘套物理模型/75
3.3.2 等离子体物理参数对电磁波传播的影响/76
3.4 时变等离子体鞘套中的电磁波传播/81
3.4.1 时变等离子体鞘套参数对电磁波传播的影响/82
3.4.2 RAM-C再入试验不同再入高度下的电磁波传播/85
3.5 尘埃时变等离子体鞘套中的电磁波传播/89
3.5.1 时空非均匀等离子体鞘套中的电磁波传播特性/89
3.5.2 考虑尘埃等离子体时RAM-C再入试验不同再入高度下的电磁波传播/94
3.6 碰撞频率对等离子体鞘套中电磁波传播的影响/95
3.6.1 不同模型下非磁化尘埃等离子体的介电常数/96
3.6.2 尘埃等离子体的电离度对电磁波传播的影响/103
3.7 非线性效应对等离子体中电磁波传播的影响/116
3.7.1 热致非线性效应/116
3.7.2 非线性效应下等离子体中的电磁波传播/120
3.8 本章小结/124
参考文献/126
第4章 高超声速湍流中的电磁波传播特性分析/130
4.1 等离子体鞘套分形描述及电磁波传播模型/130
4.1.1 等离子体鞘套湍流/130
4.1.2 等离子体鞘套湍流的分形描述/134
4.1.3 等离子体鞘套湍流一维分形相位屏建模及衍射分析/136
4.1.4 等离子体鞘套湍流二维分形相位屏建模及衍射分析/147
4.2 等离子体鞘套中的波束传播特性/155
4.2.1 高斯波束传输模型/156
4.2.2 等离子体鞘套湍流中高斯波束的二阶矩/158
4.2.3 等离子体鞘套湍流中高斯波束的平均强度和波束展宽/162
4.2.4 等离子体鞘套湍流中高斯波束的到达角起伏和漂移特性/167
4.2.5 等离子体鞘套湍流对合成孔径雷达成像特性的影响/172
4.3 本章小结/180
参考文献/180
第5章 基于FDTD的高超声速等离子体鞘套包覆目标的电磁散射/183
5.1 等离子体鞘套中的FDTD方法/183
5.2 时变等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性/190
5.2.1 三维等离子体鞘套的时变模型/190
5.2.2 时变参数对等离子体鞘套电磁散射特性的影响/191
5.2.3 外加磁场对时变等离子体鞘套电磁散射特性的影响/198
5.3 时空非均匀等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性/200
5.3.1 三维时空非均匀等离子体鞘套的物理模型/201
5.3.2 钝锥包覆时空非均匀等离子体鞘套的电磁散射特性/202
5.3.3 时空非均匀等离子体鞘套参数下的电磁散射特性/209
5.4 时空非均匀弱电离尘埃等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性/212
5.4.1 时空非均匀尘埃等离子体的理论模型/213
5.4.2 时空非均匀尘埃等离子体物理模型/217
5.4.3 弱电离尘埃等离子体参数对电磁散射特性的影响/217
5.5 不同飞行器气动外形的电磁散射特性/222
5.5.1 物理模型及其等离子体鞘套模型的建立/222
5.5.2 不同飞行器气动外形对电磁散射特性的影响/223
5.6 本章小结/225
参考文献/225
第6章 基于PO法的高超声速等离子体鞘套包覆目标电磁散射/229
6.1 高超声速目标RCS的物理光学表达式/230
6.2 非均匀等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性/234
6.2.1 PO法的正确性验证/234
6.2.2 分层非均匀等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性/235
6.2.3 不同再入高度下RAM C飞行器的电磁散射特性/240
6.3 基于PO-IZMM的高超声速飞行器电磁散射计算/244
6.3.1 高超声速飞行器的PO-IZMM/245
6.3.2 高超声速飞行器的电磁散射特性分析/251
6.3.3 高超声速飞行器动态电磁散射特性仿真及特征提取/253
6.4 等离子体鞘套对高超声速目标一维距离成像特性的影响/267
6.4.1 高超声速飞行器几何建模/268
6.4.2 基于PO法的一维距离像求解/268
6.4.3 金属钝锥的一维距离像/270
6.4.4 RAM C飞行器不同再入高度下的一维距离像分布/271
6.5 基于BGK碰撞模型的弱电离尘埃等离子体鞘套的电磁散射特性/272
6.5.1 尘埃等离子体物理模型/272
6.5.2 不同尘埃等离子体参数下的RCS计算/274
6.5.3 尘埃等离子体鞘套电磁散射特性比较/278
6.6 热致非线性效应对等离子体鞘套包覆目标电磁散射特性的影响/279
6.6.1 热致非线性效应下钝锥飞行器的RCS/279
6.6.2 热致非线性效应下高超声速类HTV飞行器的RCS/283
6.7 涂覆RAM高超声速目标的RCS减缩特性/286
6.7.1 不同再入条件下的非均匀等离子体鞘套模型/286
6.7.2 涂覆RAM的高超声速飞行器的RCS减缩/287
6.8 等离子体包覆目标THz散射/291
6.8.1 包覆等离子体钝锥的散射/291
6.8.2 包覆等离子体HTV飞行器的散射/292
6.9 本章小结/298
参考文献/300
第7章 等离子体鞘套及载体平台对天线辐射特性的影响/303
7.1 等离子体鞘套中的射线追踪法/303
7.1.1 等离子体鞘套中的电磁波传播损耗/303
7.1.2 等离子体鞘套中的电磁波透射衰减/306
7.1.3 方法验证/308
7.2 二维非均匀等离子体鞘套的天线辐射特性/309
7.2.1 天线及等离子体鞘套物理模型/309
7.2.2 计算结果及分析/311
7.3 三维非均匀等离子体鞘套的天线辐射特性/313
7.3.1 天线及基于目标的等离子体鞘套物理模型/314
7.3.2 基于类HTV-2的等离子体鞘套射线路径/316
7.3.3 计算结果及分析/316
7.4 尘埃等离子体鞘套对天线辐射特性的影响/320
7.4.1 尘埃等离子体鞘套物理模型/320
7.4.2 计算结果及分析/321
7.5 天线舱和载体平台对等离子体鞘套天线性能的影响/324
7.5.1 天线的主要性能指标/324
7.5.2 天线测量理论与方法/327
7.5.3 天线舱对天线性能的影响/331
7.5.4 天线舱中天线深度对天线性能的影响/345
7.5.5 载体平台对天线性能的影响/346
7.6 本章小结/348
参考文献/349