《共振條件下電漿包覆複雜目標電磁散射特性研究》是依託北京航空航天大學，由方寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：共振條件下電漿包覆複雜目標電磁散射特性研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：方寧
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非均勻電漿與電磁波的相互作用是電漿隱身和黑障通信中的基本問題，也是多年來電漿技術領域關注的重點問題。由於在入射頻率與電漿特徵頻率相近時，入射電磁波在非均勻過密電漿中會產生共振吸收、共振傳輸等複雜的模式轉換、波模相干現象，即發生共振效應，對目標的隱身性能及信號傳輸產生重大影響。本課題旨在研究平面電磁波入射至具有複雜空間分布非均勻電漿中的共振傳播現象，綜合考慮電子數密度非均勻分布狀態、碰撞頻率、外加磁場等因素對電磁波傳播的影響，形成象散波在共振區的傳播模型，並在射線追蹤、物理光學、物理繞射理論等高頻散射計算方法中融入二階W.K.B.解、Airy積分建立共振條件下電漿包覆複雜金屬目標的電磁散射模型，實現滿足飛行器隱身設計需求並提供雷達與飛行器有效通信的技術支持，具有重要理論及工程套用價值。
結題摘要
本項目針對電漿包覆金屬目標並實現降低目標的雷達散射截面這一目標，分別研究了非磁化電漿中電磁波傳播特性、磁化電漿中電磁波傳播特性以及電漿對目標雷達散射特性的影響，重點分析了入射電磁波在電漿由碰撞頻率引起的碰撞衰減、電漿參數非均勻特性引起的折射衰減以及非磁化電漿對電磁波的共振吸收，同時設計並實現了以WKB、阻抗邊界條件為基礎的金屬目標雷達散射截面計算方法和可視化計算技術。項目取得了一些有用的成果，主要研究內容及貢獻如下： 1、以非磁化電漿中電磁波傳播特性為研究對象，利用WKB解分析了不同波段下電磁波在非均勻電漿中的傳播特性，並在WKB一階解的基礎上引入二階解，從而對非磁化非均勻電漿中場量的變化給出更加準確的數學模型。 2、以磁化電漿中電磁波傳播特性為研究對象。由於外加磁場的存在，使得電漿變成各項異性的介質，電磁波在其中的傳播特性變得更加複雜，當入射平面波進入電漿後，將根據磁場的方向轉變成不同圓極化的尋常波或是異常模式的電磁波。電磁波的能量衰減通過對WKB解的改進進行估算，而電磁波在其中的傳播路徑也變得更加複雜，給出了電漿作為各向異性介質時散射特性計算中傳播路徑的確定方法。 3、當電漿參數為不均勻分布時，即電漿記憶體在密度梯度，並當入射電磁波在電漿密度梯度方向具有電場分量的時候，部分電磁波會轉化成相同頻率的朗繆爾波，因此消耗部分電磁能。通過對麥克斯韋方程組的求解，給出了轉化過程中消耗的電磁能計算方法。 4、由於電漿碰撞頻率的存在，等效介電常數出現虛部，導致電磁波在電漿中傳播存在碰撞吸收效應，利用WKB方法，可得到電磁波在電漿中傳播由於碰撞產生的吸收衰減特性，另外，通過對電磁波在電漿中的傳播路徑的計算，可得射線在電漿中由非均勻產生的擴散效應。並結合高頻計算方法和GRECO方法，實現了電漿的散射特性計算。 5、以電漿存在過密的情況為主要研究對象，利用GRECO平台的圖形建模方法，對於不同的入射波頻率，實時的判斷電漿過密區域，生成實體模型與目標本體形成複合目標，在共振區，通過研究電漿中的線性共振吸收，結合電漿空間分布特性，提出了在GRECO平台上的共振吸收實現方法。
