闭式等离子体隐身技术及等离子体参数的优化

提出了一种等离子体隐身技术,即闭式等离子体隐身技术,从而解决了开放式的等离子体隐身技术的诸多问题。通过计算入射到覆盖闭式等离子体的金属平板上的电磁波的反射率,得出了在低温下,提高等离子体密度和温度,有利于更好的吸收电磁波结论。最后计算了未覆盖与覆盖闭式等离子体导体圆锥的雷达散射截面,结果表明:采用闭式等离子隐身技术有很好的隐身效果。

低气压闭式等离子体放电实验及光谱诊断

闭式等离子体可以克服等离子体隐身技术在开放环境中等离子体难以维持及能耗过大的问题。针对等离子体隐身应用，设计了一种封闭式的等离子体发生装置，选用微秒脉冲电源，以氩气为工质气体，在低气压环境下进行了放电实验。采用发射光谱法，测量了密闭腔体内部厚度方向上的Ar谱线强度，并将碰撞-辐射模型用于分析等离子体参数的分布规律。当放电参数确定时，给定电子温度和电子密度，可通过碰撞-辐射模型计算得到2p能级上的布居分布比值，将其与从光谱数据中得到的布居分布比值进行比较，当差异值最小时，即可确定相应的等离子体参数。通过对电子温度在1～5 eV 范围内的2p9和2p1能级布居分布比值进行计算，分析了碰撞-辐射模型计算可能存在的误差。实验结果表明，在厚度方向上，封闭式腔体中的等离子体电子密度达到1011 cm^-3量级且呈一定的梯度分布，但变化幅度不大，其分布情况有利于等离子体隐身技术的应用。

封闭式等离子体发生器设计及其放电等离子体参数分布实验研究

为满足飞行器典型部件隐身需求,针对等离子体隐身技术应用中存在的在低空开放环境下不易产生和维持的问题,设计了一种封闭式的等离子体发生器。使用μs脉冲电源,以氩气为工作气体,在低气压下进行了放电实验。利用发射光谱法,研究了电子温度和电子密度在密闭腔体内部的分布规律。等离子体电子温度变化采用Boltzmann曲线斜率法进行分析,等离子体电子密度的变化通过分析Ar 750.38nm谱线强度变化得到。实验发现:放电电压对于电子密度的影响较为强烈,而对于电子温度影响相对较小。无论从腔体X轴还是Y轴出发,都可以看出其电子温度总体上呈现下降趋势,而电子密度逐渐增加。而且由于进气口和真空泵接口的位置分布产生的气压梯度原因,2个参数的变化在X轴向上都表现得更为强烈。

用于飞行器隐身的闭式等离子体厚度选择分析

为分析闭式等离子体用于飞行器隐身的可行性,引入了可观隐身效果的概念及对应的闭式等离子体厚度。采用WKB方法,详细研究了X波段下的闭式等离子体吸波效果,得到了对应频段下产生可观隐身效果需要的等离子体厚度;研究了不同电子密度分布的吸波特性,数值算例说明,对不同电子密度分布的等离子体,吸波效果与厚度均成线性关系,同时,采用理论推导验证了该现象的正确性。结果表明,对于给定的电磁波,采用一定厚度的闭式等离子体可以达到可观隐身效果。

基于WKB方法的闭式等离子体厚度分析

基于WKB方法,对均匀非磁化闭式等离子体的厚度进行分析。分析了闭式等离子体吸收效果与等离子体碰撞频率的关系。根据雷达现实使用情况,详细研究了X、C、S三个特征波段在不同的电磁波减缩效果下等离子体厚度与等离子体频率以及等离子体电子数密度的关系,得到了各种情况下的关系曲线。结果表明,通过调节等离子体电子数密度可以改变各波段不同隐身效果下的等离子体厚度。对比了电子数密度分布不均匀时的情况,数值算例表明,相同隐身效果下,均匀分布的等离子体厚度与线性分布情况相近,大于抛物线分布时的厚度。

低压高密度等离子体电极性能研究

设计了一种玻璃管式封闭等离子体腔室,以高频开关电源为工作电源,高纯氩气(体积分数为99.999%)为工作气体,结合汤森放电理论,推导了等离子体密度与电流之间的关系,结合实验结果对该理论进行了验证,并测试了不同压强,不同电极下的封闭式等离子体密度。实验结果表明,在以纯金属热阴极材料钨为电极,工作电流为200 mA,管内气压为66 Pa(0.5 torr)的条件下,可将封闭式等离子体密度提高至1.1×10^(13)cm^(-3)。对封闭式等离子体密度与电流、腔室内气体压强及腔室电极之间的关系进行了分析,探索得到了一种封闭腔体内获得接近电弧放电高密度等离子体的方法。