Etude de l'interaction d'une onde électromagnétique avec un plasma d'air à température ambiante

Study of electromagnetic wave interaction with air plasma a temperature ambient

• Auteur / Autrice : Giovanni Antonio Coduti Coduti
• Direction : Serge Larigaldie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des plasmas
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Plasma froid

Pression atmosphérique

Densité électronique

Ecoulement

Puissance électrique

Absorption

Mélange N2-O2

Résumé

On désigne sous le nom de radar un système qui illumine une portion de l’espace avec une onde électromagnétique et reçoit les ondes réfléchies par les objets qui s’y trouvent. Il permet de détecter leur existence et de déterminer certaines caractéristiques de ces objets. Les mesures de "Section Efficace Radar" (SER) effectuées à l’ONERA montrent que les entrées d’air se comportent comme des "catadioptres" qui réfléchissent les ondes radars dans leur direction d’incidence. Au cours de cette étude, un certain nombre de procédés a été exploré pour la réduction de la SER des aéronefs à partir de décharges électriques dans des écoulements d’air autour de la pression atmosphérique. Le calcul de l’absorption d’une onde EM par un plasma homogène montre l’importance du nombre total d’électrons Ne nécessaire pour une atténuation significative dans l’air ambiant ionisé. Cependant, le maintien des électrons libres s’avère difficile dans un mélange N2 - O2 (excitation vibrationnelle résonnante de la molécule N2 par les électrons et l’attachement électronique sur la molécule O2). Seul le détachement des ions négatifs O2- par l’oxygène excitée O2(a1Dg) produit dans la décharge pourrait être susceptible de maintenir une densité électronique de l’ordre de 1012 cm-3. Enfin, les problèmes de stabilité des décharges électriques à haute pression limitent encore d’avantage les possibilités d’utilisation de ces plasmas d’air pour la furtivité. Toutefois, deux types de décharges susceptibles de surmonter ces inconvénients ont été mis en évidence : la décharge luminescente pointe négative – plan (PNP) et la décharge à régulation dynamique (DRD).

We indicate under the name of radar a system which illuminates a portion space with an electromagnetic wave and receives waves reflected by objects which are there. It makes it possible to detect their existence and to determine characteristics of these objects. Measurements of Radar Cross Section (RCS) carried out with ONERA show that the air intake behaves as reflectors which reflect waves radars in their direction of incidence. During this study, a number of processes was explored for the SER reduction of aircraft starting from electric discharges in flows of air around atmospheric pressure. Absorption calculs of a wave EM by a homogeneous plasma shows the importance of electrons number Ne necessary for a significant attenuation in the ionized ambient air. However, the maintenance of free electrons proves to be difficult in a mixture N2 - O2 (vibrationel excitation of molecule N2 by electrons and electronic attachment on the molecule O2). Only detachment of negative ions O2- by excited oxygen O2(a1Dg) produced in the discharge could be likely to maintain a density electronic of about 1012 cm-3. Lastly, stability problems of the electric discharges still limit the use of air plasmas for the furtivity a high pressure. However, two types of discharges likely to overcome these disadvantages were put in evidence: glow discharge negative point - plan (NPP) and discharge a dynamic regulation (DDR).