射流型等离子体空间演化规律与隐身模型研究

The basic mechanism of interaction between plasma and electromagnetic wave is absoption,refraction and dispersion.The plasma stealth technology of aerocraft is applied according to this characteristics. In this paper,the generator way of man-made plasma and its diffusion theory in the vacuum are studied .The numerical models are established for the electromagnetism scattering of the plasma and aerocraft.The energy attenuations of electromagnetic wave are analysed from two ways:one is the plasma collisional absorption of electron-ion，electron-atom，electron-molecule；the other is the electromagnetic wave refraction for the plasma.The plasma stealth mechanism of collisional absorption and refraction which the plasma has the characteristic of three-dimensional,non-magnetization,non-symmetrical,large scale in the vacuum space is researched.The changing law is gained about man-made plasma stealth for different parameters.The plasma stealth mechanism of collisional absorption and refraction is mastered about man-made plasma of non-magntization，non-symmetrical，three-dimensional，large scale.

等离子体由于具有对电磁波的吸收、折射和散射等作用，可用于飞行器隐身，因而受到广泛关注。本文以真空环境中人工等离子体生成装置产生的射流型等离子体为研究对象，从人工等离子体在真空环境中的扩散规律、目标在人工等离子体覆盖情况下的电磁散射计算模型、等离子体中电子与离子、电子与原子、电子与分子碰撞对电磁波能量吸收效应、人工非均匀等离子体对电磁波折射造成的能量衰减效应等几方面进行研究，探索真空环境中人工产生的三维、非磁化、非均匀、大尺度等离子体区域对电磁波的碰撞吸收和折射隐身机理，揭示人工非均匀等离子体隐身随等离子体参数和入射电磁波参数的变化规律，掌握真空环境中人工产生的等离子体区域对目标隐身设计和仿真分析方法。

根据国家自然科学基金《射流型等离子体空间演化机理与隐身模型研究》的要求，以真空环境中人工等离子体生成装置产生的射流型等离子体为研究对象，完成了人工等离子体在真空环境中的扩散规律、目标在人工等离子体覆盖情况下的电磁散射计算模型、等离子体中电子与离子、电子与原子、电子与分子碰撞对电磁波能量吸收效应、人工非均匀等离子体对电磁波折射造成的能量衰减效应等几方面的研究工作，建立了人工产生的三维、非磁化、非均匀、大尺度等离子体扩散及其对电磁波的碰撞吸收和折射隐身模型。分别采用工程计算方法和数值计算方法、地面试验方法相结合，完成了典型状态的等离子体空间扩散分布仿真计算，综合考虑库伦碰撞、电子与中性粒子的弹性散射碰撞，完成了碱金属、碱土金属、惰性气体组元碰撞频率仿真计算与结果分析，采用高频光学近似、射线理论相结合，完成了有无等离子体区域条件下的RCS特征随电波入射角的变化规律，计算结果表明，采取等离子体隐身措施后，典型目标的在L、S、C、X四个波段RCS减缩均在10dB以上。通过本项目研究揭示了人工非均匀等离子体隐身随等离子体参数和入射电磁波参数的变化规律，掌握了真空环境中人工产生的等离子体区域对目标隐身设计和仿真分析方法，为人工等离子体的目标隐身研究提供重要的基础理论支撑。