赵伟灼，李益文,2，魏小龙，肖良华，张百灵，李应红

(1. 空军工程大学等离子体动力学重点实验室， 西安 710038；2.西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室， 西安 710072)

0 引 言

航天飞行器再入大气过程中，飞行速度通常达数千米每秒，飞行器前部形成激波，激波后飞行器表面空气温度急剧升高，气体分子在高温下电离产生等离子体，包覆飞行器表面，通常称其为等离子体鞘套[1]。

鞘套中的带电粒子(主要是电子)吸收、折射电磁波，导致通信和探测信号的衰减、畸变，引起两类问题：一是电磁波不能在鞘套中传播，导致飞行器与地面失联，称此类问题为通信黑障；二是等离子体鞘套和尾迹的物理化学特性变化非常剧烈，导致雷达反射截面积(Radar cross section, RCS)也剧烈变化[2]，称此类问题为探测异常。对这两类问题，目前主要采用飞行试验、理论仿真和地面模拟等方法进行研究。飞行试验数据真实可靠，但成本高，可重复性差，适合作为验证数据；理论仿真尚不成熟，需要大量试验数据验证支持；地面模拟可以针对性地复现黑障的部分关键参数，试验可控、可重复性好，是目前的主要研究方向。

等离子体鞘套的发生条件极为苛刻，在地面难以对所有参数进行复现。美国于20世纪60年代开展的RAM C系列飞行试验表明：黑障发生时，飞行器飞行速度达马赫数10以上，激波后温度可达7000 K以上[3]。针对不同的问题，模拟设备应满足不同的相似准则[4]。对于通信黑障与探测异常问题，需要达到等离子体对电磁波的折射、吸收特性的相似条件。……