【摘 要】
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飞行器再入过程中由于飞行轨迹、姿态变化、发射天线与接收天线相对位置的改变等因素,电磁波总以一定角度入射等离子体。此外,再入过程中飞行器与空气发生巨大的摩擦和强大的挤
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飞行器再入过程中由于飞行轨迹、姿态变化、发射天线与接收天线相对位置的改变等因素,电磁波总以一定角度入射等离子体。此外,再入过程中飞行器与空气发生巨大的摩擦和强大的挤压,在飞行器表面形成很强的激波压缩,在这种高速强对流情况下,由于飞行器与大气的相互作用,飞行表面流场内部将会产生湍流及震荡。本文基于分段线性电流密度递归卷积(piecewise linear JE recursive convolution,PLJERC)时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法提出斜入射非时变等离子体和时变等离子体的一维方法,避免使用二维FDTD方法分析问题,极大地提高了计算效率、节省计算机资源。本方法可用于计算以不同角度入射非时变及时变等离子体对电波传播的影响,在一定程度上可为飞行器再入过程中的通信问题提供参考。首先提出斜入射非时变等离子体和时变等离子体的一维方法,详细推导了该方法的FDTD迭代式,分别使用经典电波理论分析结果及实验结果与FDTD计算结果相比较,验证了该方法的可行性及有效性,并针对典型等离子体分布分析了以不同角度入射等离子体对电波传播的影响,同时讨论了电子密度不同变化规律、不同入射频率、不同入射角等情况下时变非磁化等离子体对透射波功率及频率的影响。最后介绍了等离子体电磁波仿真计算软件的总体设计、各模块间的相互关系及功能实现,并编写了用户使用说明。
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