高超声速尾迹

高超声速飞行物体后面的尾流。在流星体进入大气层或航天飞行器(人造卫星、远程导弹等)返回大气层时的高超声速飞行条件下，物体后面会形成具有电离效应的炽热等离子体流。形成这些等离子体的主要原因是物体头部弓形激波的强烈压缩(主要对钝头体)和物面同大气之间的强摩擦(主要对细长体)，使周围气体发生离解和电离。次要原因是在物体脱落下来的自由剪切层流动汇集处(即“颈部”)的流动减速和加热。高超声速尾迹具有粘性、高熵和等离子体流动的特点(见图)。高超声速尾迹的研究对天体物理和军事科学都有重大意义。

为了有效地识别和跟踪高超声速飞行器，必须研究飞行器周围等离子体鞘(见激波层)和它后面尾迹的电磁特性及其对雷达波传播的影响，其中最重要的参数是尾迹中电子数密度值及其随时间和向后距离的衰减速率。这些数值取决于飞行器的几何形状及其在大气层内的飞行条件。由观测和估算得知在远程导弹重返地球表面时，弹头后尾迹颈部核心区内的电子数密度通常可达 10～10厘米。尾迹内电子密度衰减的主要原因是电子和离子的复合。如果i离子组元的复合系数为β，离子数密度为n，电子数密度为n，则由i离子和电子复合引起的电子数变化率就是。研究表明，随着尾迹向后距离的增加，在一定温度、压力条件下，尾迹内的氧分子(O)和臭氧(O)还将捕获电子，生成氧分子的负离子(O)和臭氧负离子(O)，尾迹内电子的数密度值因此急剧衰减。