高超声速飞行,激波后高温气体会发生电离,飞行器气动热环境复杂。5组元(N_2,O_2,NO,O,N)、7组元(N_2,O_2,NO,O,N,NO+,e-)和11组元(N_2,O_2,NO,O,N,N+2,O+2,NO+,O+,N+,e-)热化学反应采用Gupta化学反应模型,分别数值研究电离作用对高超声速热化学非平衡气动热环境影响。本文分析了不同催化壁面条件下,高超声速热化学非平衡电离流场气动热环境特性。电离作用对激波离体距离和气动力载荷的影响很小。5组元热化学非平衡不考虑电离作用,流场温度和壁面热流密度偏大。11组元热化学平衡强电离流场温度最低; 7组元热化学非平衡弱电离流场NO+和e-生成量过低; 11组元热化学反应能对热化学非平衡电离流场气动力和热流密度载荷可靠预测。壁面催化作用会增大壁面热流密度,但它对高超声速热化学非平衡电离流场温度和气动力载荷的影响很小。

应用麦克斯韦方程和电子流体方程，利用时域有限差分方法（FDTD）计算模拟了高功率微波（HPM）对大气的电离与击穿；该方法用瞬时电场代替等效电场，时刻更新大气电离击穿过程中的电离频率和碰撞频率，消除了近似解析法未考虑大气电离击穿过程中电场幅度衰减而引起的误差，计算得到击穿阈值大小随海拔高度的变化趋势与文献所得的变化趋势相吻合，其值略大于近似解析解；并通过仿真计算分析了HPM脉冲幅值、脉宽以及海拔高度等参数对大气击穿的影响。