钝头型航天器再入通信黑障及对策研究

首先介绍了无线电波在等离子体环境中传播的基础理论,在此基础上分析和讨论了钝头型航天器再入时形成的等离子鞘套及相关通信黑障现象。从13个方面(包括近期和远期实现的可能性等)对多种减轻或消除黑障的设想和方法:包括高频、激光、高等效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power,EIRP)和品质因素(G/T值)、选择空气动力外形、亲电子材料、磁或电磁控制、中继等进行了全面的比较和评估。考虑到我国的空间基础设施和技术背景条件,利用中继法应是在近期可实现的工程技术解;而亲电子材料、磁或电磁控制法对解决各种等离子鞘套问题具有广阔的远期发展前景。文章的研究结果对我国今后的再入类航天器工程顶层构想具有参考意义。     

脉冲等离子体推力器羽流预测计算研究

为了能够将脉冲等离子体推力器成功地运用于空间,需对其羽流进行研究。将一维 MHD双温放电模型的计算结果作为入口条件,运用DSMC（Direct Simulation Monte|Carlo ）／PIC（Particle in Cell）流体混合算法一体化模拟实验室PPT羽流。验证计算显示该模 型具有一体化模拟脉冲等离子体推力器羽流的能力。对不同初始放电能量下的羽流场进行模 拟,给出了离子、中性粒子、电子温度、轴线上质量流率和出口平面返流质量流率的变化情 况。计算结果显示高放电能量下返流量更大,同时中性粒子在返流中所占比例也越大。
     

等离子鞘套包覆目标长时间能量聚焦方法

当再入物体以高超声速飞行时,其表面被等离子鞘套覆盖。等离子鞘套对雷达回波产生幅度、相位和频率调制,严重影响了雷达对再入目标的可靠探测能力,导致多种雷达探测异常问题。通过建立等离子鞘套包覆目标的雷达回波模型,分析了等离子鞘套对雷达回波产生的影响。提出了一种基于慢时间自相关的多普勒频率对消方法,可以有效的解决非均匀等离子鞘套所引起的雷达回波中脉内多-多普勒频率现象,并运用扩展Keystone变换及变尺度逆傅里叶变换对相关后信号中的耦合项进行解耦,进而实现信号的能量聚焦。通过对多周期回波信号进行仿真分析,验证了本文所提算法的有效性,并结合统计实验分析验证了算法的可靠性,该算法可以通过对等离子鞘套包覆目标进行能量聚焦来完成运动参数的估计。     

Relationship Between Substorm Auroras and Processes in the Near-Earth Magnetotail

Although the auroral substorm has been long regarded as a manifestation of the magnetospheric substorm, a direct relation of active auroras to certain magnetospheric processes is still debatable. To investigate the relationship, we combine the data of the UV imager onboard the Polar satellite with plasma and magnetic field measurements by the Geotail spacecraft. The poleward edge of the auroral bulge, as determined from the images obtained at the LHBL passband, is found to be conjugated with the region where the oppositely directed fast plasma flows observed in the near-Earth plasma sheet during substorms are generated. We conclude that the auroras forming the bulge are due to the near-Earth reconnection process. This implies that the magnetic flux through the auroral bulge is equal to the flux dissipated in the magnetotail during the substorm. Comparison of the magnetic flux through the auroral bulge with the magnetic flux accumulated in the tail lobe during the growth phase shows that these parameters have the comparable values. This is a clear evidence of the loading–unloading scheme of substorm development. It is shown that the area of the auroral bulge developing during substorm is proportional to the total (magnetic plus plasma) pressure decrease in the magnetotail. These findings stress the importance of auroral bulge observations for monitoring of substorm intensity in terms of the magnetic flux and energy dissipation.     

电弧加热发动机温度和速度的测量

本文着重介绍光谱辐射法、激光诱导荧光法、静电探针法等接触式和非接触式测量技术在电弧加热发动机 (Arcjet)参数测量中的应用。讨论了电子温度、重粒子温度、羽流速度等参数的测量 ,并对一些结果进行了分析与论证 ,指出非热力学平衡态下不同的测量技术测量的是不同的温度指标。从测量技术的发展来看 ,激光测量技术将成为参数测量的主导技术。     

脉冲周期介质阻挡放电作用的PIV实验研究

静止大气下,对施加脉冲周期介质阻挡放电,半顶角为10°的圆锥前体进行了PIV实验研究。采用总平均和相位锁定平均方法对脉冲周期放电进行了分析;对比了不同占空比和不同相位角沿θ=90°半径上的切向速度和轴向涡量分布,得到了在圆锥表面等离子体诱导的最大速度和最大涡量;分析了脉冲周期放电的动量转移特性。实验结果表明：脉冲周期放电引发动量转移的主要机制是涡的增强而非气流的加速;当激励器处于脉冲放电间歇时,相位锁定平均的最大速度和最大涡量不为零,存在流动滞后效应,有利于节省能耗。     

微波等离子推力器真空实验研究

微波等离子推力器(MPT)具有寿命长、效率高和比冲高的特点,具有广泛的应用前景。通过对MPT真空实验系统,以及中(-lkW)、低(-l00W)功率MPT结构的介绍,重点论述了MPT在真空环境下的启动和稳定工作特性,并对实验结果进行了分析和讨论,给出了MPT初步性能参数。实验结果表明,在30W-lkW功率范围内,MPT真空环境下启动可靠,工作稳定;氦气(He)的比冲远高于氩气(Ar)的比冲。     

不同类型多级等离子体激励器诱导气流的力学特性研究

等离子体激励器通过产生的等离子加速气流,可以实现对流动的控制。单级等离子体激励器由于受到等离子体放电的物理限制,其控制作用较小;为了提高等离子体流动控制的效果,关于多级等离子体激励器的研究得到发展。采用图像采集和粒子示踪测速系统(PIV),对传统多级等离子体激励器和多级双极性等离子体激励器的放电现象以及气流加速进行研究,并通过流场速度分布计算等离子体激励器对空气产生的推力和吸力。结果表明:随着电压的升高,传统多级等离子体激励器产生的推力和吸力会逐渐减弱;而多级双极性等离子体激励器产生的推力和吸力均呈逐渐增强的趋势。