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第一章 等离子体物理学基础 1

1.1 等离子体的几个基本参数 1

1.1.1 等离子体判据和德拜长度 2

1.1.2 等离子体频率 3

1.1.3 回旋频率 4

1.2 等离子体的流体近似 5

1.2.1 时域麦克斯韦方程组 5

1.2.2 频域麦克斯韦方程组 6

1.2.3 流体近似下的等离子体方程 6

1.2.4 等离子体的极化模型和极化率 8

1.2.5 等离子体的导电模型和导电率 10

1.3 冷等离子体中电磁波的传播 11

1.4 磁等离子体中平行于磁场传播的电磁波 14

1.4.1 无碰撞磁等离子体中平行于磁场传播的电磁波 14

1.4.2 碰撞对磁等离子体中平行于磁场传播电磁波的影响 17

1.5 磁等离子体中垂直于磁场传播的电磁波 18

1.5.1 无碰撞磁等离子体中垂直于磁场传播的电磁波 18

1.5.2 碰撞对磁等离子体中垂直于磁场传播电磁波的影响 20

第二章 隐身、反隐身与等离子体隐身技术基础 22

2.1 常规隐身技术简介 22

2.1.1 目标的雷达特征 23

2.1.2 常见的隐身技术 25

2.2 常规反隐身技术简介 33

2.2.1 反隐身技术的研究成效 33

2.2.2 反隐身措施及手段 35

2.3 等离子体隐身技术简介 44

2.4 等离子体隐身技术的WKB方法基础 47

2.5 等离子体的FDTD方法进展 48

2.6 产生隐身等离子体的方法简介 49

第三章 等离子体内的射线理论与折射隐身 53

3.1 各向同性介质中的射线方程 53

3.2 各向异性介质中的射线方程 55

3.3 费马原理 60

3.4 不均匀等离子体球的电波轨迹方程 61

3.4.1 不均匀等离子体球的电波轨迹方程 61

3.4.2 不均匀等离子体球的电波轨迹 62

3.5 不均匀等离子体球的返转点 63

3.6 折射对目标RCS的缩减 65

第四章 电磁波在等离子体中传播的WKB方法 67

4.1 电磁波在缓变介质中传播的WKB方法 67

4.1.1 电磁波垂直入射时的WKB解 67

4.1.2 电磁波斜入射时的WKB解 71

4.1.3 电磁波的返转点和艾利积分 73

4.2 垂直入射到非磁化等离子体中的电磁波的碰撞吸收 75

4.2.1 等离子体电子密度分布与雷达频率的关系 75

4.2.2 非磁化等离子体对垂直入射电磁波的碰撞吸收的WKB方法 76

4.2.3 数值结果 77

4.3 斜入射到非磁化等离子体中的电磁波的碰撞吸收 85

4.3.1 分层非磁化等离子体碰撞吸收的WKB方法 85

4.3.2 数值计算结果 87

4.4 磁化等离子体对右、左旋极化电磁波的碰撞吸收 91

4.4.1 不均匀磁化等离子体对右、左旋极化电磁波的吸收特性 91

4.4.2 数值计算结果 93

4.5 不均匀磁化等离子体对异常模式电磁波的吸收特性 101

4.5.1 不均匀磁化等离子体片对异常模式电磁波的吸收 101

4.5.2 数值计算结果 102

4.6 磁化等离子体对电磁波吸收计算结果的检验 109

4.7 电磁波在时变等离子体中的传播 110

4.7.1 时变等离子体隐身的基本方程 111

4.7.2 快速产生的时变等离子体对入射电磁波的吸收及频率上移 112

4.7.3 快速产生的等离子体对入射电磁波的碰撞吸收 115

4.7.4 快速产生的等离子体对入射电磁波的反射 116

第五章 电磁波在非磁化等离子体中传播的FDTD方法 120

5.1 非磁化等离子体FDTD算法的稳定条件 121

5.2 各向同性色散媒质的递归卷积FDTD算法 122

5.2.1 RC-FDTD算法的基本方程及原理 122

5.2.2 算法的有效性与实例 124

5.3 各向同性色散媒质的分段线性递归卷积FDTD算法 127

5.3.1 PLRC-FDTD算法的基本原理和公式 127

5.3.2 几种色散媒质的递归卷积项迭代公式 128

5.3.3 PLRC-FDTD方法的有效性和精度 130

5.4 各向同性色散媒质的电流密度卷积FDTD算法 132

5.4.1 JEC算法 132

5.4.2 JEC方法和RC方法的关系 133

5.4.3 JEC方法的有效性和精度 135

5.5 各向同性色散媒质的分段线性电流密度卷积FDTD算法 136

5.5.1 PLJERC-FDTD算法 136

5.5.2 PLJERC-FDTD算法的有效性和精度 137

5.5.3 非磁化等离子体PLJERC-FDTD算法的算例 139

5.6 等离子体媒质的Young氏直接积分FDTD算法 141

5.6.1 等离子体Young氏直接积分FDTD算法 142

5.6.2 无碰撞等离子体的高阶FDTD算法 144

5.6.3 碰撞等离子体的高阶FDTD算法 149

5.7 几种色散媒质算法的数值色散和耗散误差比较 152

5.7.1 一维情况 152

5.7.2 二维情况 158

5.8 等离子体的方向交替隐式时域有限差分法 162

5.8.1 等离子体的ADI-FDTD公式 163

5.8.2 等离子体ADI-FDTD公式的稳定性分析 165

第六章 电磁波在磁化等离子体中传播的FDTD方法 168

6.1 磁等离子体的递归卷积FDTD算法 168

6.1.1 基本方程及原理 169

6.1.2 算法的有效性与实例 172

6.2 磁等离子体的分段线性递归卷积FDTD算法 175

6.2.1 基本方程及原理 175

6.2.2 算法的有效性与实例 179

6.3 磁等离子体的电流密度卷积FDTD算法 181

6.3.1 基本方程及原理 181

6.3.2 算法的有效性和精度 183

6.4 磁等离子体的辅助方程FDTD算法 185

6.4.1 基本方程及原理 185

6.4.2 算法的有效性和精度 186

6.5 磁等离子体的分段线性电流密度递归卷积FDTD算法 187

6.5.1 基本方程及原理 188

6.5.2 算法的有效性和精度 190

6.6 磁等离子体的Young氏直接积分法 192

6.7 时变磁等离子体的直接积分法 193

6.7.1 FDTD算法 193

6.7.2 算法的有效性 197

第七章 一维目标等离子体隐身的FDTD计算 200

7.1 非磁化等离子体覆盖目标的电磁反射的FDTD分析 201

7.1.1 麦克斯韦基本方程及FDTD算法 201

7.1.2 计算结果和讨论 202

7.2 时变等离子体覆盖目标的电磁反射的FDTD分析 207

7.2.1 FDTD算法 208

7.2.2 计算结果与讨论 209

7.3 磁等离子体覆盖目标的电磁反射的FDTD分析 214

第八章 高维目标等离子体隐身的FDTD计算 218

8.1 不均匀非磁化等离子体覆盖导体圆柱的双站散射特性 218

8.2 不均匀等离子体覆盖导体柱的宽带后向散射特性 221

8.3 时变等离子体覆盖导体圆柱的双站散射特性 222

8.3.1 FDTD算法 222

8.3.2 计算结果与讨论 223

8.4 等离子体覆盖三维简单目标的电磁散射特性 226

8.4.1 等离子体对电磁脉冲的响应 226

8.4.2 等离子体覆盖立方体的双站散射特性 228

8.5 不均匀非磁化等离子体覆盖复杂三维目标的RCS 230

参考文献 237

附录 AD-A250710报告的等离子体隐身实验 245