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等离子体黑障抑制方法及等离子体黑障抑制装置制造方法及图纸

技术编号:40410600 阅读:4 留言:0更新日期:2024-02-20 22:30
本发明专利技术涉及飞行器技术领域,尤其涉及一种等离子体黑障抑制方法及等离子体黑障抑制装置,旨在解决已有的抑制黑障技术方法存在的飞行器外形改动大、设备体积重量大、功率高、存在污染的问题。本发明专利技术提供的等离子体黑障抑制方法,包括以下步骤:正电极产生的静电场吸引等离子体鞘套中的电子进入正电极;将吸收到的电子运输到电子发射枪;电子发射枪将输运来的电子射出,以降低正电极附近区域电子密度。本发明专利技术提供的等离子体黑障抑制方法不向环境空气中注入任何物质,没有污染;总功率约2KW,功耗低;该方法静电场作用范围大,能够在较大范围内吸收电子;该方法不改变飞行器气动外形,并且涉及的装置重量轻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行器,尤其涉及一种等离子体黑障抑制方法及等离子体黑障抑制装置


技术介绍

1、在距地面20-100km的空域,飞船返回舱、航天飞机、高超声速飞行器等再入大气层时处于高速飞行状态,其前端对大气产生剧烈压缩与摩擦后会产生弓形激波。激波后空气温度压力急剧增大,发生离解和电离,产生大量的电子和离子,形成等离子体鞘套。当飞行器与地面通信时,等离子体鞘套对电磁波产生反射、吸收与折射作用,电磁波能量会发生衰减,当这种衰减达到一定程度时,将造成通信的中断,称之为黑障。

2、目前已被提出的抑制黑障方法主要有四类:第一类是减弱飞行器天线上方的等离子体电子密度分布。如改变气动外形结构,尖锐的气动外形可以有效降低再入舱头部的激波强度,减小等离子体鞘套厚度;向等离子体鞘套中注入亲电子物质来降低其中的电子密度,可以有效改善黑障问题。第二类是设法提高电磁波在等离子体鞘套中的穿透力。如高频法是利用电磁波频率大于等离子体频率时,电磁波将以较低的损耗穿过等离子体鞘套来实现高频通信。第三类是避开飞行器迎风面等离子体电子密度高的区域,选择飞行器背风面等离子体电子密度低的区域安装通信天线,利用卫星作为信号传输的中转站,最大限度的减少信号衰减。第四类是改变电磁波在等离子体鞘套中的传输模式。如在通信天线附近加上与电磁波传播方向一致的磁场,使等离子体中自由电子作螺旋运动,电磁波传播模式改变,右旋电磁波可以以更小的衰减穿过等离子体,从而减弱黑障的影响。

3、目前现有的抑制黑障方法存在以下缺陷:改变飞行器气动外形结构,会使飞行器的有效容积降低,也给热防护带来很大的工程难度;向等离子体鞘套中注入的亲电子物质,效果稳定性差,存在污染,固体亲电子物质设备体重大、难以实现工程应用;高频法中如果电磁波直接向地球站传播,雨和大气对信号造成的衰减会随着电磁波频率的增大而愈加严重;利用卫星作为信号传输的中转站时,增加了信号传输的距离与时间,且天线对中继卫星的锁定也是一个难题;在通信天线附近加上与电磁波传播方向一致的磁场,需要约1t的磁场强度,在飞行器上想要实现如此强的磁场,需要大重量设备,功率也很高,例如,控制黑障方法中的磁窗口法需要提供高达1.3t的磁场,永磁体重量可达数百千克甚至更高。

4、因此,目前已有的抑制黑障技术方法存在飞行器外形改动大、设备体积重量大、功率高、存在污染的问题。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种等离子体黑障抑制方法及等离子体黑障抑制装置,以解决已有的抑制黑障技术方法存在的飞行器外形改动大、设备体积重量大、功率高、存在污染的问题。

2、为了解决上述技术问题,本专利技术提供的技术方案在于:

3、第一方面,本专利技术提供了一种等离子体黑障抑制方法,包括以下步骤:

4、正电极产生的静电场吸引等离子体鞘套中的电子进入正电极;

5、电源做功将正电极吸收到的电子运输到电子发射枪;

6、电子发射枪将输运来的电子发射射出,以降低所述正电极附近区域电子密度。

7、进一步的,

8、所述正电极、所述电源和所述电子发射枪之间均通过电子输运线路连接。

9、进一步的,

10、所述电子输运线路为低电阻金属制成的电导线。

11、进一步的,

12、所述电源为高压交流电源、直流电源、脉冲电源中的一种。

13、进一步的,

14、所述正电极采用亲电子物质材料制成。

15、进一步的,

16、所述电子发射枪为基于热电子发射、场致电子发射、离子输运的电子发射原理或综合多个原理制作的电子发射装置。

17、第二方面,本专利技术提供的一种所述的等离子体黑障抑制方法中使用的等离子体黑障抑制装置,包括:电源、正电极、电子发射枪和电子输运线路;

18、所述正电极安装于飞行器的表面控制区域,用于吸收所述控制区域等离子体鞘套内的电子;

19、所述电源安装于飞行器的内部,用于使正电极产生静电场以及用于提供电势差,为电子输运提供动力;

20、所述电子发射枪安装于飞行器表面与控制区域不同的其他区域,用于将输运来的电子以电子束流形式发射到环境空气中;

21、所述电子输运线路用于连接正电极、电源和电子发射枪。

22、进一步的,

23、所述正电极和所述电子发射枪均通过耐高温绝缘材料与飞行器壁面绝缘。

24、综合上述技术方案,本专利技术所能实现的技术效果在于:

25、本专利技术提供的等离子体黑障抑制方法,首先采用正电极产生的静电场吸引等离子体鞘套中电子进入到正电极,然后将吸收到的电子运输到电子发射枪,最后由电子发射枪将输运来的电子发射到特定区域的环境空气中,从而达到降低正电极附近区域电子密度的目的,降低等离子体鞘套对电磁波的衰减作用,从而有效抑制黑障现象。本专利技术提供的等离子体黑障抑制方法不向环境空气中注入任何物质,没有污染;总功率为kw级,功耗低;该方法静电场作用范围大,能够在较大范围内吸收电子;该方法不改变飞行器气动外形,并且涉及的装置重量轻,解决了已有的抑制黑障技术方法存在的飞行器外形改动大、设备体积重量大、功率高、存在污染的问题。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种等离子体黑障抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

7.一种如权利要求1-6任一项所述的等离子体黑障抑制方法中使用的等离子体黑障抑制装置,其特征在于,包括:电源(100)、正电极(200)、电子发射枪(300)和电子输运线路(400);

8.根据权利要求7所述的等离子体黑障抑制装置,其特征在于,

【技术特征摘要】

1.一种等离子体黑障抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的等离子体黑障抑制方法,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:车学科张倩
申请(专利权)人:中国人民解放军战略支援部队航天工程大学
类型:发明
国别省市:

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