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Abstrakt

Stationäre Lösungen für schwach ionisiertes Plasma in einer Unter- und Überschall-Axialströmung

Jonathan Blackledge und Andrzej Kawalec

Die in diesem Artikel vorgestellten Ergebnisse beziehen sich auf eine Anwendung in der Luftfahrttechnik, insbesondere auf die Verwendung von schwach ionisiertem Plasma zum Abschirmen eines Luft- und Raumfahrzeugs vor Radar durch Absorption von Mikrowellenstrahlung. Es ist bekannt, dass die Absorption einer elektromagnetischen Welle mit Winkelfrequenz ω über eine Distanz x durch einen Leiter mit konstanter Leitfähigkeit σ durch exp(−xp ωµ0σ/2) bestimmt wird, wobei µ0 die Durchlässigkeit des freien Raums ist. Die Leitfähigkeit eines schwach ionisierten Plasmas wird durch seine Elektronenzahldichte bestimmt. Um die Radarabschirmwirkung eines schwach ionisierten Plasmas (von dem angenommen wird, dass es den Radarquerschnitt einiger Luft- und Raumfahrzeuge verringert) zu bewerten, ist es daher notwendig, das stationäre Elektronenzahldichteprofil des Plasmas zu berechnen, das der axialen Luftströmung über dem Fahrzeug ausgesetzt ist. In diesem Artikel betrachten wir den Fall einer axialen Strömung sowohl im Unterschall- als auch im Überschallbereich, der durch die Bewertung des Geschwindigkeitspotentials für beide Fälle und die Kopplung des Ergebnisses mit der Geschwindigkeitsgleichung für das Plasma erhalten wird. Dies setzt in guter Näherung voraus, dass das Plasma mit den Luftmolekülen fließt und gleichzeitig die Prozesse der Ionisierung, Diffusion und Rekombination durchläuft. Es wird angenommen, dass das Plasma beispielsweise durch die Anwendung eines hochenergetischen Elektronenstrahls erzeugt wird, und in diesem Zusammenhang betrachten wir den Strahl als vor dem Luftfahrzeug erzeugt, z. B. an der Nasenspitze.