基本介紹
- 中文名：火箭噴焰電波傳播效應
- 外文名：Effect of rocketplumepropagation
- 解釋：火箭發動機排氣對電磁波傳播影響
- 套用：火箭發射
介紹
火箭發動機的排氣對電磁波傳播的影響。火箭發動機的排氣稱為火箭噴焰或火箭羽流。它是一種氣體分子密度極大、電子密度和電子碰撞頻率很高、湍流起伏非常劇烈的高溫弱電漿。在發動機噴口面附近電子密度約為109～1011厘米-3,主要由熱電離和化學電離而形成，碰撞電離也有一定的作用。電子密度與火焰溫度、壓力和燃料成分等因素有關。例如，鹼金屬和鹵族元素對它有很大影響：在燃料中若含有極少量鹼金屬，它的電離電位低，會使電子密度增高；鹵族元素對電子的親和力很強，在燃料中適當地添加一些，就會使電子密度大大下降。碰撞頻率主要取決於電子與水分子的碰撞，在發動機噴口面附近碰撞頻率約為1010～1011秒-1。當火箭高度和速度發生變化時，噴口面附近的電子密度和碰撞頻率基本保持不變，而噴焰的其他區域的電子密度和碰撞頻率均會發生變化。噴焰中湍流起伏比較強烈，電子密度和碰撞頻率隨空間和時間的起伏變化比較大。在氣壓很低的高空，噴焰會膨脹到為火箭體積的幾倍甚至幾十倍，但其電子密度和碰撞頻率仍遠比電離層的高。
火箭噴焰對電波傳播可產生吸收、相移、反射、散射、繞射和多徑等效應，會使電波信號產生衰減、相位移、調幅調相（或調頻）噪聲和相干頻寬下降，從而使火箭主動飛行段的跟蹤測量和遙控遙測系統受到不同程度的影響。
當工作頻率大於噴焰等離子頻率時，噴焰衰減主要由吸收引起；反之，衰減主要由反射和繞射引起。噴焰對信號的衰減作用與信號頻率、偏離角（火箭軸與彈載天線到地面站天線之間連線的夾角）、火箭高度、推力、燃料和燃料雜質等因素有關。噴焰最大衰減在100～1000兆赫頻段約為10～40分貝；在微波頻段約為10～20分貝。噴焰電漿可引起電波相位超前或滯後現象。噴焰的電子密度和碰撞頻率隨時間和空間而劇烈變化，所以相移也隨之有劇烈的時空變化。噴焰調幅噪聲實質上是噴焰衰減的隨機起伏部分。頻率低於1000兆赫時，振幅起伏深度可達10～20分貝。振幅的起伏頻譜主要在0～1千赫範圍內,3千赫以上的譜能量很小。噴焰調相和調頻噪聲也有與調幅噪聲基本相同的功率電平和譜分布特性。電波信號在噴焰中傳輸時，其各正弦波分量的傳輸起伏都能保持在要求的相關度之內的最大頻率範圍稱為噴焰相干頻寬，可在幾十千赫至幾千赫範圍內變化。相干頻寬降低是由多徑效應引起的,降低程度與噴焰體大小、不均勻尺度、信號頻率、接收天線波束寬度和傳輸距離有關。此外，由於電子在燃燒室的擴散和正離子的高速運動，噴焰會使火箭帶電，電荷積集到一定程度便引起尖端放電，造成噪聲干擾；噴焰電漿會影響火箭上天線的匹配和輻射方向圖，特別是多級火箭分離時，由於脫落節的殼體對前級噴焰的濺射，可能出現極大衰減或降低天線擊穿功率，甚至造成天線擊穿而中斷通信。
