李江挺 郭立新 金莎莎 方全杰

(西安电子科技大学理学院,陕西西安710071)

1.引 言

飞行器在空间高速飞行时,无线电信号会呈现出一定程度的衰减。如果飞行器的速度继续提高达到十几马赫或者几十马赫时,飞行器与大气强烈作用,在头部形成弓形脱体激波,波后气体温度、压强急剧升高,使大气离解、电离,在飞行器周围形成等离子体鞘套[1-2]。等离子体鞘套电磁参数是流场参数的函数,其分布特性与高超声速流场特性紧密相关,同时与飞行器外形、飞行马赫数及飞行高度有关。等离子体鞘套的存在,使电磁波产生反射、折射及散射[3],同时吸收电磁波能量,使地面站与飞行器间通信受扰,如果中断的时间太长,导致目标可能消失。为了有效地识别和跟踪飞行器,必须研究飞行器表面等离子体鞘套对电磁波传播的影响。

随着计算机技术和计算流体力学的飞速发展,数值模拟已在工程实际中发挥越来越大的作用,而差分格式则是计算流体力学中最为核心的因素之一。本文采用杂交通量分裂格式中的AUSMPW+格式。这种格式是在迎风分裂格式(AUSM)的基础上引入压力权函数修正等技术,构造简单,无矩阵运算,捕捉激波能力强且稳定性好[4-5]。对飞行器表面流场的求解,采用了热化学非平衡流Navier-Stokes控制方程组[6]、二温度模型以及11组元的姜邓恩(Dunn-Kang)空气化学模型计算不同飞行速度下的流场参数。计算结果与通量分裂格式(Roe格式)、直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC方法)[7]以及无线电信号衰减测量(RAM-C)实验结果[8]进行了比较,相对其他两种方法本文计算结果与实验数据符合较好。……