高超聲速尾跡

高超聲速飛行物體後面的尾流。在流星體進入大氣層或航天飛行器（人造衛星、遠程飛彈等）返回大氣層時的高超聲速飛行條件下，物體後面會形成具有電離效應的熾熱電漿流。

基本介紹

• 中文名：高超聲速尾跡
• 對象：高超聲速飛行物體
• 釋義：高超聲速飛行物體後面的尾流
• 特點：電漿流

正文

高超聲速飛行物體後面的尾流。在流星體進入大氣層或航天飛行器（人造衛星、遠程飛彈等）返回大氣層時的高超聲速飛行條件下，物體後面會形成具有電離效應的熾熱電漿流。形成這些電漿的主要原因是物體頭部弓形激波的強烈壓縮（主要對鈍頭體）和物面同大氣之間的強摩擦（主要對細長體），使周圍氣體發生離解和電離。次要原因是在物體脫落下來的自由剪下層流動匯集處（即“頸部”）的流動減速和加熱。高超聲速尾跡具有粘性、高熵和電漿流動的特點（見圖）。高超聲速尾跡的研究對天體物理和軍事科學都有重大意義。

為了有效地識別和跟蹤高超聲速飛行器，必須研究飛行器周圍電漿鞘（見激波層）和它後面尾跡的電磁特性及其對雷達波傳播的影響，其中最重要的參數是尾跡中電子數密度值及其隨時間和向後距離的衰減速率。這些數值取決於飛行器的幾何形狀及其在大氣層內的飛行條件。由觀測和估算得知在遠程飛彈重返地球表面時，彈頭後尾跡頸部核心區內的電子數密度通常可達 10¹³～10¹⁴厘米^-3。尾跡內電子密度衰減的主要原因是電子和離子的複合。如果i離子組元的複合係數為β_i,離子數密度為n_i，電子數密度為n_e,則由i離子和電子複合引起的電子數變化率就是

研究表明，隨著尾跡向後距離的增加，在一定溫度、壓力條件下，尾跡內的氧分子(O₂)和臭氧(O₃)還將捕獲電子，生成氧分子的負離子()和臭氧負離子()，尾跡內電子的數密度值因此急劇衰減。