圆形分布感应耦合等离子体与电磁波相互作用的数值模拟及其隐身应用研究

本研究针对等离子体隐身技术中电磁波与等离子体相互作用机制不明的问题，采用COMSOL Multiphysics软件建立圆形分布感应耦合等离子体(ICP)模型，耦合等离子体模块与电磁波模块，揭示了电子密度时空演化规律及电场分布特征。结果表明，虚假物体可诱导双电位密度分布，电子密度随时间增加且趋于均匀，高温区域与电阻损耗相关，为等离子体隐身技术提供了关键参数优化依据。

　　

随着隐身技术在现代化战争中的战略地位日益凸显，等离子体隐身技术因其独特的电磁波调控能力成为研究热点。传统隐身手段如外形隐身和吸波材料存在带宽受限、成本高等缺陷，而等离子体可通过调节电子密度实现宽带电磁波吸收。然而，圆形分布感应耦合等离子体(ICP)与电磁波的相互作用机制尚不明确，制约了该技术在无人机等军事装备中的应用。

为攻克这一难题，研究人员通过COMSOL Multiphysics软件构建了包含空气层、等离子体域和金属反射器的三维模型，采用有限元法(FEM)耦合等离子体模块与电磁波模块。关键技术包括：1）基于Lorentz力公式和Maxwell方程组建立电磁场-等离子体多物理场模型；2）采用Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB)近似分析电磁波衰减；3）通过人工波矢超表面(PS)结构优化等离子体层厚度。

方法开发
模型几何结构包含顶部/底部空气层、中部等离子体域（蓝色）和底部铜反射器（橙色）。电磁波从顶部入射，通过监测电场强度、电子密度等参数时空演化，模拟实际隐身场景中雷达波的反射特性。

电场分析
研究发现等离子体内电场分布呈现显著非均匀性（图2），高电场密度区域会产生虚假目标信号。这种电场畸变效应可使雷达系统误判真实目标位置，证实了ICP在电子战中的欺骗性干扰潜力。

结论
研究表明：1）虚假物体诱导形成双电位密度分布；2）电子密度随时间推移向边缘扩散并逐渐均匀化；3）电阻损耗与温度分布呈正相关。该成果为等离子体隐身技术提供了关键参数优化依据，特别是揭示了ICP系统中电子密度梯度与电磁波吸收效率的关联规律。

讨论
相比传统吸波材料，ICP系统通过动态调节等离子体参数可实现主动隐身，但需平衡电子密度(^e
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)与碰撞频率的关系。未来研究可结合人工超表面结构进一步降低等离子体厚度需求，推动该技术在第五代战机等高端装备中的应用。论文发表于《Journal of the Indian Chemical Society》，为军事隐身与电磁防护领域提供了创新性解决方案。