[发明专利]超高速飞行目标的电磁散射分析方法

说明书

技术领域

本发明属于目标电磁散射特性的快速计算技术，特别是一种应用于超高速飞行目标的电磁散射分析方法。 

背景技术

超高速飞行目标由于具有很快的飞行速度（3马赫以上）以及较高的飞行高度（20Km以上），其飞行时与空气摩擦会产生几千摄氏度的气动热，使其周围空气由于电离而呈离子状态存在。当电离度达到一定程度时，电离气体具有等离子体性质。此时在飞行目标表面附近的包覆流场通常被称为等离子体包覆流场、再入等离子体或等离子体壳套，此时相当于飞行目标被等离子体所覆盖（常雨.超声速/高超声速等离子体流场数值模拟及其电磁特性研究,国防科技大学博士论文，2009）。 

由于空气被电离形成的等离子体相对介电常数的不均匀性，导致使用数值方法分析飞行目标的电磁散射问题具有一定的困难。通过研究发现，位于飞行器顶端部分的等离子体壳套具有较大的等效相对介电常数，而离子体壳套其它部分介质介电常数接近空气。针对这种金属等离子体混合结构，金属部分通常被作为理想导电体（PEC）来处理,并且容易被面积分方程方法（SIE）来分析求解，其中RWG基函数（Rao M,Wilton D and Glisson A.Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape.IEEE Transaction on Antennas and Propagation,1982,30(3):409–418.）由于其灵活性通常被被用来作为展开未知电流的基函数。介质部分，通常使用体积分方程方法（Schaubert D,Wilton D and Glisson A.A tetrahedral modeling method for electromagnetic scattering by arbitrarily shaped inhomogeneous dielectric bodies.IEEE Transaction on Antennas and Propagation,1984,32(1):77–85.）进行分析。并且用体面积分方程在处理时，可以考虑将近似空气的部分省去，从而大大节省了未知量，节省了内存的消耗。由于对等离子体壳套部分采用体剖分造成未知量巨大，即便采取了将相对介电常数接近于1的部分当做空气来处理，依然面临者计算资源消耗高的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高速飞行目标的电磁散射分析方法，从而实现快速得到超高速飞行目标的电磁散射特性参数。 

实现本发明目的的技术解决方案为：一种超高速飞行目标的电磁散射分析方法，步骤如下： 

第一步，建立超高速飞行目标等离子壳套模型，根据飞行目标的飞行高度、攻角和飞行 马赫数参数，对超高速飞行目标进行气动模拟计算，得到目标的电子数密度、温度和压强信息数据，由此得到等离子体特征频率以及碰撞频率，再由以下公式得到等离子壳套各空间位置的等效相对介电常数， 

ϵr=1-ω2peω2+v2-jvωω2peω2+v2---(1)]]>

其中ω_pe为等离子体特征频率，ω为电磁波频率，v为等离子体碰撞频率；