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高超声速飞行器在飞行中的通信问题

发布日期:2017-01-27  来源:航空工业信息网我要投稿我要评论

2015年6月18日spacedaily网站登文,介绍了科学家尝试解决高超声速飞行器无法维持飞行器间和地面间通信的工作。飞船或弹道导弹的弹头再入大气层高超声速飞行时,由于飞行器四周空气出现等离子体,会造成飞船与地面控制中心的通信中断,此时控制中心无法知道或控制飞船的状态,过去没有方法保持通信。

在本周的应用物理杂志上(美国物理学会出版),来自中国哈尔滨工业大学(Harbin Institute of Technology)的物理学家高晓天和其同事介绍了他们所建议的保持通信联络的方法。这种方法不仅可应用于飞船的再入,还可应用于大气层中飞行的未来高超声速飞行器和弹道导弹。

当飞行器以5倍以上声速的速度在大气层中飞行时,其四周被炽热的离子空气所包围,称作等离子外壳层(plasma sheath),在大多数情况下它将电磁波信号反射回去,使通信中断。但在某种特殊情况下,等离子壳层实际上能够增强通信天线的辐射。

高和同事论述了有可能通过重新设计天线在通常的高超声速飞行中复制这些特殊的情况。研究者首次分析了早期的实验,并发现能够由共振来解释特殊的信号增强情况,或是匹配在离子壳层与周围空气间的电磁波振幅。他们建议在正常的高超声速飞行期间,增加一个“匹配层”给普通的通信天线来创造所想要的共振条件。

高解释,在天线电路中匹配层的工作就像一个电容器。另一方面,等离子壳层作用就像一个电感器,它阻挡通过它的电流变化。当电容器与电感元件成对时,它们能够形成一个共振电路。高说,一旦共振产生,能量在它们间能够稳定和无损耗的交换,就像在电路中真正的电容和电感一样,结果电磁辐射能够通过匹配层和等离子壳层传播,就像它们不存在一样。

飞行中等离子壳层可能会有变化,但高和其同事相信他们的匹配层能够调节这些变化。高的这个团队不是第一个试图解决通信中断难题的人,但他们的方法的优点盖过了其他人的尝试。匹配层方法不依赖特别的飞行器形状而工作,不附加消耗能量和能够自适应等离子壳层的变化。

高超声速飞行器在飞行中的通信问题

 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201701/27/22477.html
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