高超声速飞行器等离子体成鞘特性仿真研究

高超声速飞行器周围大气因激波压缩发生高温电离,其周围产生大量等离子体,可形成等离子体鞘套,从而影响对飞行器的探测和跟踪。等离子体鞘套的形成与飞行器外形、飞行高度和速度等多个因素相关。本文中分别针对钝锥体、楔形体飞行器建立了二维仿真模型,采用双温模型和Gupta7组元空气化学反应模型,在2种飞行器典型的飞行高度和速度条件下,分别对其周围的热化学非平衡流场进行了数值模拟分析。钝锥体飞行器周围形成了等离子体鞘套,电子数密度最高达1014/cm^(3)。对于楔形体飞行器,仿真分析了6种不同条件下模型头部区域的空气温度、密度以及化学组分的分布和变化规律,结果表明:飞行高度和飞行速度对楔形体飞行器的流场物理特性有着不同程度的影响。楔形高超声速飞行器电离区域小,电离程度低,其周围不易形成等离子体鞘套。