高超声速飞行中物体周围大尺度等离子体中的电磁波辐射与散射
计算物理
2022-06-29 v1 等离子体物理
摘要
高超声速飞行 regime 通常定义为马赫数大于 5；在这些条件下，飞行物体被等离子体包裹。该等离子体在薄表面层中密度最高，但在典型感兴趣情况下它影响电大体积内的电磁波传播。我们以混合方法解决此问题。我们采用等效定理通过等效（惠更斯）面将非均匀等离子体区域与周围自由空间分离，并在大非均匀区域中对麦克斯韦方程采用程函近似以获得分离面上的等效电流。然后，我们通过这些面等效电流的（精确）自由空间辐射获得散射场。该方法针对参考结果进行了广泛测试，然后应用于通过计算流体力学（CFD）模拟计算出的完整 3D 等离子体的真实再入飞行器。我们同时处理了整个飞行器的散射（RCS）和机载天线的辐射。从我们的结果来看，显著的无线电链路路径损耗可与等离子体空间变化（梯度）和碰撞损耗相关联，其程度与穿越截止层时通常感知到的黑障良好匹配。此外，我们发现与现有文献关于等离子体包层导致雷达响应（RCS）显著改变的良好一致性。
引用
@article{arxiv.2107.02559,
title = {Radiation and Scattering of EM Waves in Large Plasmas Around Objects in Hypersonic Flight},
author = {A. Scarabosio and J. L. Araque Quijano and J. Tobon and M. Righero and G. Giordanengo and D. DAmbrosio and L. Walpot and G. Vecchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.02559},
year = {2022}
}