掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現代政治哲學的問題與脈絡
動態可調控等離子體隱身技術 版權信息
- ISBN：9787030703248
- 條形碼：9787030703248 ; 978-7-03-070324-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
動態可調控等離子體隱身技術 內容簡介
本書主要采用工程化的思路，通過真實等離子體放電裝置參數調控特性、動態等離子體隱身技術的實驗與仿真分析手段、動態可調控等離子體隱身技術的基本原理和工程實現，這三個層次系統化的描述，讓讀者對等離子體隱身技術的動態可調控性和工程化應用有一個多方面的理解
動態可調控等離子體隱身技術 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 隱身技術 1
1.1.2 反隱身技術 2
1.2 國內外研究現狀 4
1.2.1 等離子體產生技術研究現狀 4
1.2.2 等離子體隱身技術實驗研究現狀 7
1.2.3 射頻感性耦合等離子體源研究現狀 10
1.2.4 等離子體的電磁散射特性數值計算研究現狀 12
1.3 動態可調等離子體隱身技術概念 13
1.3.1 飛行器常規隱身技術 13
1.3.2 飛行器等離子體隱身技術 15
1.3.3 強散射源的低氣壓等離子體隱身技術 16
1.3.4 等離子體隱身技術的主要評價參數 19
第2章 電磁波在低溫等離子體中的傳播特性研究 21
2.1 低溫非磁化等離子體的電磁學傳播理論研究 21
2.1.1 非磁化等離子體的等效介電常數 21
2.1.2 低溫等離子體的色散關系 22
2.2 Z變換時域有限差分法研究 25
2.2.1 時域有限差分法原理 25
2.2.2 Z變換時域有限差分法 27
2.2.3 時域有限差分激勵源研究 28
2.3 不同電子密度空間分布對電磁波傳播特性的影響 29
2.3.1 均勻分布型等離子體密度分布 30
2.3.2 軸對稱型等離子體密度分布 34
2.3.3 單調變化型等離子體密度分布 38
2.4 本章小結 42
第3章 感性耦合等離子體空間參數診斷方法研究 43
3.1 低氣壓感性耦合等離子體Langmuir探針診斷法 43
3.2 基于微波干涉空間的電子密度診斷研究 45
3.2.1 微波干涉診斷法原理 45
3.2.2 基于流體模型的微波單/雙端反射干涉診斷法 46
3.3 電子激發溫度發射光譜診斷法 51
3.4 本章小結 53
第4章 低氣壓透波腔感性耦合等離子體放電研究 54
4.1 透波腔感性耦合等離子體源的原理和實驗系統 54
4.1.1 平面型感性耦合等離子體放電原理 54
4.1.2 透波腔感性耦合等離子體源的實驗設計 60
4.2 透波腔感性耦合等離子體源的實驗結果分析 66
4.3 感性耦合等離子體的多物理場耦合模型 71
4.3.1 低溫等離子體數值模擬研究概況 71
4.3.2 基本假設與幾何模型 72
4.3.3 電子能量分布函數 73
4.3.4 流體模型 77
4.4 多物理場模型的參數分布計算結果分析 79
4.4.1 電子密度的空間分布和時空演化 79
4.4.2 電子溫度的空間分布和時空演化 82
4.5 本章小結 85
第5章 氣體參數對感性耦合等離子體散射參量的影響研究 86
5.1 氣體參數對感性耦合等離子體參數分布影響的實驗和數值模擬 86
5.1.1 氣體參數對感性耦合等離子體放電過程影響的數值模擬研究 86
5.1.2 氣體參數對感性耦合等離子體放電過程影響的實驗研究 96
5.2 氣體參數對感性耦合等離子體散射參量影響的數值模擬 103
5.2.1 感性耦合等離子體散射參量模型的建立 103
5.2.2 感性耦合等離子體反射率的計算結果分析 109
5.3 感性耦合等離子體衰減率測量實驗分析 116
5.3.1 實驗安排和測量原理 116
5.3.2 測量結果與對比分析 117
5.4 本章小結 120
第6章 腔體厚度對感性耦合等離子體電磁散射參量的影響研究 121
6.1 腔體厚度對感性耦合等離子體參數空間分布的影響研究 121
6.2 空氣薄層感性耦合等離子體參數空間分布研究 126
6.3 反射率計算與測量結果的對比分析 131
6.4 本章小結 137
第7章 進氣道等離子體隱身應用研究 138
7.1 等離子體在進氣道隱身中的應用研究 138
7.1.1 矩形S彎進氣道等離子體隱身方案 139
7.1.2 進氣道等離子體隱身效果分析 140
7.2 本章小結 145
第8章 等離子體疊加人工波矢超表面結構電磁散射特性研究 146
8.1 復合結構設計原理 146
8.2 當前研究中的問題 147
8.3 人工波矢超表面 148
8.3.1 設計理論和方法 148
8.3.2 結構和電磁特性 152
8.4 等離子體疊加人工波矢超表面的反射率 154
8.4.1 疊加結構反射率CST仿真結果 154
8.4.2 疊加結構反射率實驗結果 157
8.5 本章小結 159
參考文獻 161
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 隱身技術 1
1.1.2 反隱身技術 2
1.2 國內外研究現狀 4
1.2.1 等離子體產生技術研究現狀 4
1.2.2 等離子體隱身技術實驗研究現狀 7
1.2.3 射頻感性耦合等離子體源研究現狀 10
1.2.4 等離子體的電磁散射特性數值計算研究現狀 12
1.3 動態可調等離子體隱身技術概念 13
1.3.1 飛行器常規隱身技術 13
1.3.2 飛行器等離子體隱身技術 15
1.3.3 強散射源的低氣壓等離子體隱身技術 16
1.3.4 等離子體隱身技術的主要評價參數 19
第2章 電磁波在低溫等離子體中的傳播特性研究 21
2.1 低溫非磁化等離子體的電磁學傳播理論研究 21
2.1.1 非磁化等離子體的等效介電常數 21
2.1.2 低溫等離子體的色散關系 22
2.2 Z變換時域有限差分法研究 25
2.2.1 時域有限差分法原理 25
2.2.2 Z變換時域有限差分法 27
2.2.3 時域有限差分激勵源研究 28
2.3 不同電子密度空間分布對電磁波傳播特性的影響 29
2.3.1 均勻分布型等離子體密度分布 30
2.3.2 軸對稱型等離子體密度分布 34
2.3.3 單調變化型等離子體密度分布 38
2.4 本章小結 42
第3章 感性耦合等離子體空間參數診斷方法研究 43
3.1 低氣壓感性耦合等離子體Langmuir探針診斷法 43
3.2 基于微波干涉空間的電子密度診斷研究 45
3.2.1 微波干涉診斷法原理 45
3.2.2 基于流體模型的微波單/雙端反射干涉診斷法 46
3.3 電子激發溫度發射光譜診斷法 51
3.4 本章小結 53
第4章 低氣壓透波腔感性耦合等離子體放電研究 54
4.1 透波腔感性耦合等離子體源的原理和實驗系統 54
4.1.1 平面型感性耦合等離子體放電原理 54
4.1.2 透波腔感性耦合等離子體源的實驗設計 60
4.2 透波腔感性耦合等離子體源的實驗結果分析 66
4.3 感性耦合等離子體的多物理場耦合模型 71
4.3.1 低溫等離子體數值模擬研究概況 71
4.3.2 基本假設與幾何模型 72
4.3.3 電子能量分布函數 73
4.3.4 流體模型 77
4.4 多物理場模型的參數分布計算結果分析 79
4.4.1 電子密度的空間分布和時空演化 79
4.4.2 電子溫度的空間分布和時空演化 82
4.5 本章小結 85
第5章 氣體參數對感性耦合等離子體散射參量的影響研究 86
5.1 氣體參數對感性耦合等離子體參數分布影響的實驗和數值模擬 86
5.1.1 氣體參數對感性耦合等離子體放電過程影響的數值模擬研究 86
5.1.2 氣體參數對感性耦合等離子體放電過程影響的實驗研究 96
5.2 氣體參數對感性耦合等離子體散射參量影響的數值模擬 103
5.2.1 感性耦合等離子體散射參量模型的建立 103
5.2.2 感性耦合等離子體反射率的計算結果分析 109
5.3 感性耦合等離子體衰減率測量實驗分析 116
5.3.1 實驗安排和測量原理 116
5.3.2 測量結果與對比分析 117
5.4 本章小結 120
第6章 腔體厚度對感性耦合等離子體電磁散射參量的影響研究 121
6.1 腔體厚度對感性耦合等離子體參數空間分布的影響研究 121
6.2 空氣薄層感性耦合等離子體參數空間分布研究 126
6.3 反射率計算與測量結果的對比分析 131
6.4 本章小結 137
第7章 進氣道等離子體隱身應用研究 138
7.1 等離子體在進氣道隱身中的應用研究 138
7.1.1 矩形S彎進氣道等離子體隱身方案 139
7.1.2 進氣道等離子體隱身效果分析 140
7.2 本章小結 145
第8章 等離子體疊加人工波矢超表面結構電磁散射特性研究 146
8.1 復合結構設計原理 146
8.2 當前研究中的問題 147
8.3 人工波矢超表面 148
8.3.1 設計理論和方法 148
8.3.2 結構和電磁特性 152
8.4 等離子體疊加人工波矢超表面的反射率 154
8.4.1 疊加結構反射率CST仿真結果 154
8.4.2 疊加結構反射率實驗結果 157
8.5 本章小結 159
參考文獻 161
展開全部
動態可調控等離子體隱身技術 節選
第1章 緒論 1.1 研究背景 隨著現代反隱身技術的發展，飛機、導彈等飛行器的隱身設計指標不斷提高，為了盡量降低空中目標的可觀測性，避免雷達等設備被探測和識別，新型隱身技術不斷涌現。等離子體是由大量接近自由運動的帶電粒子和中性粒子組成的、具有集體行為的準中性氣體，是繼物質存在的固態、液態和氣態之后出現的第四種物質形態。任何普通氣體在外界的高能作用下都有可能變為等離子體，這些高能作用包括高電壓激勵、高溫處理、強激光照射以及高能粒子轟擊等。在這個過程中，電子吸收的能量超過原子的電離能而成為自由電子，同時失去電子的原子成為帶正電的離子，因自由電子數與離子數密度近似相等，故等離子體整體上呈現電中性。等離子體的粒子行為特征受到電磁場力的支配與作用，對電磁波的傳播具有很大的影響。 1.1.1 隱身技術 飛機隱身技術是飛行器低可探測技術的俗稱，其是指利用各類目標特征縮減技術減少己方飛行器被敵方探測系統截獲的探測性信息特征，從而降低己方飛行器被敵方發現、跟蹤、鎖定的概率，使飛行器在戰斗中的突防、生存等能力獲得顯著提高。盡管當前飛行器面對的探測威脅從雷達電磁域已經擴展至紅外、射頻、可見光和聲等更多特征域，但在可以預見的未來雷達依然是防空武器*主要的探測手段，是飛行器探測威脅*主要的來源[1，2]。雷達隱身是通過各類電磁散射特征縮減技術衰減雷達波能量，或者將回波偏折至遠離雷達的方向，其目標是減小飛機的雷達截面積(radar cross section，RCS)，縮短雷達對目標的探測距離[3]。 在1989年的巴拿馬戰爭中，美國首次將隱身戰斗機F-117A投入使用。在1991年海灣戰爭中，隱身戰斗機F-117A憑借其良好的隱身性能，在戰場中展示了極好的突防能力，再次令世界各國對隱身技術刮目相看。海灣戰爭后，美國加強了對隱身技術的研究，也引發了世界各軍事強國研究隱身技術的熱潮。當前，雷達隱身技術已經歷了幾十年的研究和發展，研究人員根據影響雷達波的傳播和目標電磁散射的不同機理提出了多種實現隱身的手段，其中多項外形隱身和材料隱身技術已經經過了實戰的檢驗[4]，其理論發展趨于成熟。與此同時，還有各類新概念隱身技術不斷涌現，如等離子體隱身、超材料隱身等也引起了相關研究機構的關注[5，6]。在未來探測威脅復雜的戰場環境中，隱身性能已成為先進飛行器的一個重要技術指標，高隱身性能的飛機將占據壓倒性的優勢。 在高隱身飛行器的研制中，外形隱身是設計者首先要考慮的雷達目標特征信號縮減手段。研究表明，外形復雜物體的目標RCS會隨著雷達波入射角度的改變產生較大改變，不同相位的若干干涉可導致散射中心偏離幾何中心。外形隱身利用氣動外形設計技術改變戰斗機的外形幾何輪廓并遮擋強散射源，將目標在雷達探測方向的強反射特性轉化為弱反射特性，可減少特定角域內的回波[7]。從隱身機理上考慮，由于外形隱身并不能削弱反射波的總能量，某個角域范圍內RCS的縮減必然導致另外角域內RCS的增加，因此外形隱身只對重要威脅方向上有效，面對多站雷達和雷達組網技術的發展，外形隱身存在技術失效的風險。此外，外形隱身技術會對飛行器氣動特性和彈藥裝載量產生一定的影響。 材料隱身是當前飛行器隱身廣泛采用的技術，該技術利用雷達吸波材料(radar absorbing materials，RAM) 吸收入射雷達波的能量，顯著降低雷達回波強度[8]。RAM的吸波原理是采用與空氣阻抗相匹配的特殊材料作為邊界表面，使入射雷達波在邊界產生較少反射，內部采用介電常數虛部或者磁導率較高的材料，使進入內部的電磁波被*大限度地衰減。單一吸波材料單元的有效頻段有限，因此為了滿足飛行器雷達的寬頻隱身需求，RAM通常由多個雷達吸收材料單元組成進而形成復合吸波材料[9]。 有源隱身技術又稱主動隱身，是利用有源手段降低被發現概率技術的統稱，當前是對外形隱身和材料隱身的有效補充，主要的有源隱身措施包括電子欺騙干擾、低截獲概率雷達、有源對消等手段。其中，有源對消是指利用己方發射的電磁波抵消反射雷達波的能量，需要己方飛行器獲取探照雷達波的入射角、強度、頻段、極化和波形等信息，盡管上述原理比較簡單，但在工程實現上卻非常困難，還處于實驗研究階段[10]。 1.1.2 反隱身技術 飛行器隱身技術的快速發展對防空/防御系統提出了巨大的挑戰。根據雷達工作原理，目標飛行器的RCS每下降10～20dB，雷達對該目標的探測距離減少至原距離的一半甚至更多，探測距離的急劇下降會導致雷達不能及時發現和連續跟蹤目標，無法及時為防空系統和火力系統提供敵方目標的方位和速度信息[11]。為了應對隱身戰斗機的巨大威脅，各國都非常重視反隱身探測技術的研究。由于當前外形和材料隱身技術都存在一定的缺陷，遠不能實現全角度、全頻段的雷達隱身，研究人員利用這些缺陷提出了多項反隱身手段。 針對外形隱身，主要反隱身途徑總結為兩類。**，改變雷達波的入射角度或者接收不同方向雷達回波實現反隱身。隱身飛行器的隱身重點一般在鼻錐方向，其RCS滿足頭部較小、尾部和兩側相對較大的分布規律。研究和實踐證實，當雙站雷達與目標的散射角大于130°時，目標的RCS會有顯著的增大趨勢[12]。因此，通過接收不同方位雷達回波來探測目標在不同方位的散射特征，可克服外形隱身對目標RCS的定向縮減，實現雷達反隱身。第二，當雷達波的波長接近飛行器的特征長度時，目標的散射處于諧振區，在目標反射波與爬行波之間會產生較強的諧振現象，對于米波段、超高頻和甚高頻等波段，飛行器的特征長度與雷達波長接近，外形隱身技術無法克服諧振作用而引起RCS的振蕩[13]，例如，隱身戰斗機F117A在微波波段RCS僅為0.01m2，而在諧振區卻高達10～20m2。 針對材料隱身，主要采用擴展雷達頻段的手段實現反隱身。針對L波段至X波段的雷達波，理想的諧振吸波材料是把吸收層與蒙皮作為特性阻抗與空氣特性阻抗相同的一段末端短路的1/4波長有耗傳輸線，吸波材料的厚度取決于介質的正切損耗，而寬帶吸收效能取決于對頻率的依賴關系[14，15]。當前寬帶吸收材料一般由不均勻損耗介質層組成，其厚度要大于*小衰減頻率波長的1/4。對于預警雷達等較低頻段，在實際應用中總厚度受限(1～3cm)的吸波材料不能滿足對低頻雷達波的衰減需求，增加吸波層厚度會導致飛行器的重量增加，降低飛行器的機動性和有效載荷。 下面以幾種典型的反隱身雷達為例介紹反隱身雷達的基本特性。米波雷達的工作頻段(甚高頻/特高頻)較低，在反隱身領域特別具有優勢[16]：①目前雷達吸波材料有效頻段尚無法覆蓋到米波及其以下頻段；②高隱身飛行器的外形總體呈尖錐體，米波雷達對尖錐體的探測距離與工作波長的平方根成正比()，其回波中諧振區特征較強；③反輻射導彈的接收天線不匹配米波雷達信號，無法精確獲取米波雷達位置，生存力較好。但是米波雷達也存在一些明顯的缺點：雷達信號處理能力差；波束寬，測量精度和分辨力太低；信號帶寬普遍較窄、抗干擾能力較差等。 超視距雷達是利用電離層的反射或地表繞射等特殊方式傳輸雷達信號，其工作頻段主要是短波波段[17]，如天波雷達，其作用距離不受地球曲率限制，可以探測到超遠距離目標，實現對遠程轟炸機的低空突防、對洲際導彈的發射預警等。例如，美國研制的ROTHR可移動式后向散射超視距雷達，其工作頻率為4～30MHz，作用距離為800～3000km，與常規雷達相比，其空中目標的預警時間縮短至原來的1/5～1/10[18]。 超寬帶雷達采用極窄脈沖信號，可以覆蓋接近直流到數太赫茲(THz)的超寬頻帶[19]，具有較高的反隱身潛力，如沖擊脈沖雷達或無載波雷達等。從頻域角度看，當沖擊脈沖信號照射目標飛機時，其反射波頻譜包含了瑞利區、諧振區和光學區。在瑞利區，目標的RCS僅取決于目標體積；在諧振區，其探測能力接近于米波雷達。從時域角度來看，沖擊脈沖雷達發射的脈沖寬度極窄，是一種瞬態的電磁作用，從瞬變電磁場和時域理論角度來分析，經典的雷達方程中目標的RCS和其他參數的定義都不再適用。 1.2 國內外研究現狀 1.2.1 等離子體產生技術研究現狀 等離子體按其熱力學平衡狀態可分為高溫等離子體、熱等離子體和低溫等離子體。由于擁有較高的電子能量和較低的離子及氣體溫度這一非平衡特性，低溫等離子體在傳統工業和高新技術領域中均有廣泛的用途。當前，針對飛行器隱身應用的主要是低溫等離子體，其關鍵技術是產生等離子體并維持一定的密度、范圍和時間。下面對幾種產生等離子體的典型方式、優缺點及其在飛行器隱身上應用的相關研究進行介紹。 1. 放射性同位素法 放射性同位素法是較早用于隱身研究的等離子體產生方式，利用放射性同位素在衰變過程中放出的具有高能量的射線，轟擊空氣分子使其電離，形成等離子體。20世紀70年代，研究發現在武器裝備上涂覆一層放射性同位素，其產生的等離子體可有效降低武器的RCS[20]。但是，為了達到特定頻段電磁波的衰減效果，需使用較大的輻射劑量，這可能對武器裝備和人員都造成傷害，且該方法的成本昂貴，維護困難。 2. 微波放電法 微波等離子體是將微波功率通過波導和諧振腔饋入等離子體發生器中，產生強的交變電場使氣體電離，從而產生并維持等離子體，一般采用的頻率為2.45GHz。在20世紀90年代之前，微波等離子體源的研究集中在低氣壓環境中，短短十年后，大氣壓微波等離子體得到迅猛發展。英國Al-Shamma’a小組設計的微波等離子體噴射裝置利用10kW的微波功率源在大氣壓下產生穩定的氦、氮、氬和空氣等離子體，易于實現且成本較低[21，22]。西北工業大學楊涓等對微波等離子體的產生及電子密度分布規律與影響因素進行了研究，并對微波等離子體的隱身應用進行了探討[23，24]。為突破密度限度，引入磁場，發展了電子回旋共振等離子體，可以形成高密度等離子體[25，26]。微波等離子體具有放電穩定、電磁兼容性好以及無電極燒蝕的優點，但放電系統較復雜、效率低，且激勵源頻率處于雷達敏感波段，所以該放電方式不適于作為隱身等離子體應用。 3. 電子束法 20世紀80年代，Vidmar等以氦氣作為工質氣體，采用電子束方式產生等離子體，經驗證對0.1～10GHz的電磁波有一定的吸收作用[27]。Manheimer等研究了利用電子束產生大范圍等離子體的方法，分析了將等離子體作為雷達反射體對其參數的需求[28，29]。國內研究小組對電子束等離子體產生過程進行了實驗與仿真研究，分析了電子束電流波形、等離子體參數分布以及兩者的關系[30-32]。采用電子束方式獲得等離子體效率高、面積大且對氣體加熱小，但電子束發生器設備繁重，耗能大，不利于作為機載等離子體源。 4. 直流輝光放電法 在氣體中放置兩個金屬電極并施加直流電壓，增大電壓直至擊穿氣體，形成等離子體，如圖1.1所示。美國海軍研究實驗室(United States Naval Research Laboratory， NRL)Murphy等在低氣壓條件下以氧氣為工質采用四種不同直流輝光放電模式產生等離子體，并對X波段電磁波的作用特性進行了研究[33]。白希堯等設計了可貼附強散射部位的薄片式等離子體器件，采用強電場電離放電方法，在放電間隙產生高密度等離子體，再通過外力作用將其輸出發生器，外輸等離子體密度可達1012cm?3[34，35]。直流輝光放電方式效率高、結構簡單，適合作為微型等離子體發生器。但對于產生大面積等離子體，高氣壓、大間距導致氣體難以擊穿，能耗大，電極燒蝕強，不便于在飛行器上應用。 圖1.1 直流輝光放電示意圖 5. 介質阻擋放電法 介質阻擋放電(dielectric barrier discharge， DBD)是通過放電間隙的電流由大量快脈沖電流細絲組成，呈微通道放電結構。其放電結構簡單，可根據環境設置多
書友推薦
- >
自卑與超越
- >
李白與唐代文化
- >
名家帶你讀魯迅:朝花夕拾
- >
山海經
- >
回憶愛瑪儂
- >
伯納黛特,你要去哪(2021新版)
- >
伊索寓言-世界文學名著典藏-全譯本
- >
詩經-先民的歌唱
本類暢銷
