什么是火箭喷焰电波传播效应?

[拼音]：huojian penyan dianbo chuanbuo xiaoying

[外文]：effect of rocket exhaust on radio wave propagation

火箭发动机的排气对电磁波传播的影响。火箭发动机的排气称为火箭喷焰或火箭羽流。它是一种气体分子密度极大、电子密度和电子碰撞频率很高、湍流起伏非常剧烈的高温弱等离子体。在发动机喷口面附近电子密度约为109～1011厘米-3，主要由热电离和化学电离而形成，碰撞电离也有一定的作用。电子密度与火焰温度、压力和燃料成分等因素有关。例如，碱金属和卤族元素对它有很大影响：在燃料中若含有极少量碱金属，它的电离电位低，会使电子密度增高；卤族元素对电子的亲和力很强，在燃料中适当地添加一些，就会使电子密度大大下降。碰撞频率主要取决于电子与水分子的碰撞，在发动机喷口面附近碰撞频率约为1010～1011秒-1。当火箭高度和速度发生变化时，喷口面附近的电子密度和碰撞频率基本保持不变，而喷焰的其他区域的电子密度和碰撞频率均会发生变化。喷焰中湍流起伏比较强烈，电子密度和碰撞频率随空间和时间的起伏变化比较大。在气压很低的高空，喷焰会膨胀到为火箭体积的几倍甚至几十倍，但其电子密度和碰撞频率仍远比电离层的高。

火箭喷焰对电波传播可产生吸收、相移、反射、散射、绕射和多径等效应，会使电波信号产生衰减、相位移、调幅调相（或调频）噪声和相干带宽下降，从而使火箭主动飞行段的跟踪测量和遥控遥测系统受到不同程度的影响。

当工作频率大于喷焰等离子频率时，喷焰衰减主要由吸收引起；反之，衰减主要由反射和绕射引起。喷焰对信号的衰减作用与信号频率、偏离角（火箭轴与d载天线到地面站天线之间连线的夹角）、火箭高度、推力、燃料和燃料杂质等因素有关。喷焰最大衰减在100～1000兆赫频段约为10～40分贝；在微波频段约为10～20分贝。喷焰等离子体可引起电波相位超前或滞后现象。喷焰的电子密度和碰撞频率随时间和空间而剧烈变化，所以相移也随之有剧烈的时空变化。喷焰调幅噪声实质上是喷焰衰减的随机起伏部分。频率低于1000兆赫时，振幅起伏深度可达10～20分贝。振幅的起伏频谱主要在0～1千赫范围内，3千赫以上的谱能量很小。喷焰调相和调频噪声也有与调幅噪声基本相同的功率电平和谱分布特性。电波信号在喷焰中传输时，其各正弦波分量的传输起伏都能保持在要求的相关度之内的最大频率范围称为喷焰相干带宽，可在几十千赫至几千赫范围内变化。相干带宽降低是由多径效应引起的，降低程度与喷焰体大小、不均匀尺度、信号频率、接收天线波束宽度和传输距离有关。此外，由于电子在燃烧室的扩散和正离子的高速运动，喷焰会使火箭带电，电荷积集到一定程度便引起尖端放电，造成噪声干扰；喷焰等离子体会影响火箭上天线的匹配和辐射方向图，特别是多级火箭分离时，由于脱落节的壳体对前级喷焰的溅射，可能出现极大衰减或降低天线击穿功率，甚至造成天线击穿而中断通信。