RU2590893C1 - Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation - Google Patents

Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2590893C1
RU2590893C1 RU2014153828/07A RU2014153828A RU2590893C1 RU 2590893 C1 RU2590893 C1 RU 2590893C1 RU 2014153828/07 A RU2014153828/07 A RU 2014153828/07A RU 2014153828 A RU2014153828 A RU 2014153828A RU 2590893 C1 RU2590893 C1 RU 2590893C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diaphragm
plasma
flow
model body
discharge
Prior art date
Application number
RU2014153828/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Валентинович Калашников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП")
Priority to RU2014153828/07A priority Critical patent/RU2590893C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2590893C1 publication Critical patent/RU2590893C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to plasma physics, mainly to physics and engineering of processes accompanying supersonic flow about bodies with high-speed plasma flows, and can be applied, in particular, to simulating structure and radiation of impact compressed flow layer during movement of spacecraft, planetary probes, meteorites, and other space objects (SO) in earth atmosphere at heights of 30 to 200 km, and more. Method for producing impact-compressed plasma layer (IPL) by reacting coaxially arranged high-enthalpy jet with model body, and then picking up structure of disturbed area near model body; new feature is that high-enthalpy jet is formed by jet diaphragm discharge in vacuum under flow conditions of erosion plasma jets in interelectrode gap, under conditions of model body arrangement with characteristic size P, found from ratio P ≤ 0.5 R , where R is radius of annular electrode, cm; between plasma-forming diaphragm and ring electrode (cathode and/or anode), at speed V of surging plasma flow upon model body within diaphragm to ring electrode space, and with composition of plasma flow corresponding to selected composition of plasma-forming material of inner wall of main nozzle in diaphragm hole: i.e. chemical elements and stoichiometric coefficients of initial substance formula; wherein structure of IPL disturbed area is recorded by optical methods by value of repulse of IPL blast wave and by spectral methods by IPL luminescence. Device for implementing this method is also disclosed.
EFFECT: technical result is possibility to obtain impact-compressed plasma layer and plasma flow structure about model body of specified shape* high-speed, up to 50 km/s and higher flows of virtually any possible chemical and ionisation composition.
3 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к физике плазмы, преимущественно к физике и технике процессов, сопутствующих сверхзвуковому обтеканию тел высокоскоростными потоками плазмы, и может быть использовано, в частности, при моделировании структуры и излучения ударно сжатого слоя потока при движении космических аппаратов, планетных зондов, метеороидов и других космических объектов (КО) в атмосфере Земли на высотах 30-200 км и выше, при движении КО сквозь атмосферу планет Солнечной системы, а также при изучении теплофизических свойств материалов, применяемых в ракетно-космической технике.The invention relates to plasma physics, mainly to the physics and technology of processes associated with supersonic flow of bodies by high-speed plasma flows, and can be used, in particular, to model the structure and radiation of a shock-compressed layer of a stream during the motion of spacecraft, planetary probes, meteoroids and other space objects (KO) in the Earth’s atmosphere at altitudes of 30-200 km and above, when KO moves through the atmosphere of the planets of the Solar system, as well as studying the thermophysical properties of materials, we use x in the rocket and space technology.

Физика явлений, сопровождающих вход в земную атмосферу космических тел, является предметом исследования метеорной астрономии [1]. Основой физики метеорных явлений являются процессы торможения и потери массы КО в атмосфере, особенности движения в атмосфере крупных тел, формирующих ударную волну и ударно сжатый слой (УСС) со свечением и ионизацией. Сложность проблем, связанных с моделированием взаимодействия КО с атмосферой, неизбежно приводит к использованию понятий газовой динамики, гиперзвуковой аэродинамики и физики плазмы.The physics of the phenomena accompanying the entry of cosmic bodies into the Earth’s atmosphere is the subject of meteor astronomy research [1]. The physics of meteor phenomena is based on the processes of inhibition and mass loss of spacecraft in the atmosphere, the peculiarities of motion in the atmosphere of large bodies forming a shock wave and shock-compressed layer (CSS) with luminescence and ionization. The complexity of the problems associated with modeling the interaction of spacecraft with the atmosphere inevitably leads to the use of the concepts of gas dynamics, hypersonic aerodynamics and plasma physics.

В настоящее время при разработке оптико-электронной аппаратуры (ОЭА) в рамках научно-исследовательских программ проводят комплексные исследования излучения верхних слоев атмосферы Земли и околоземного космического пространства во всех диапазонах оптического спектра с целью получения данных, необходимых для моделирования атмосферных явлений естественного и техногенного происхождения. В результате выполнения таких программ создано новое направление в разработке ОЭА - дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) в УФ и ВУФ диапазонах спектра. С помощью его решают, в том числе, задачи наблюдения входа КО в атмосферу по свечению вблизи объекта ударно сжатого слоя воздуха и продуктов эрозии его поверхности.Currently, in the development of optical-electronic equipment (OEA) in the framework of research programs, comprehensive studies of the radiation of the upper atmosphere of the Earth and near-Earth space in all ranges of the optical spectrum are carried out in order to obtain the data necessary for modeling atmospheric phenomena of natural and technogenic origin. As a result of the implementation of such programs, a new direction has been created in the development of the OEA - remote sensing of the Earth (RS) in the UV and VUV spectral ranges. Using it, they solve, in particular, the problems of observing the atmospheric emission of atmospheric oxygen by glowing near the object of an shock-compressed layer of air and the erosion products of its surface.

Одним из основных методов, используемых в исследовании возможности наблюдения входа КО в атмосферу по свечению ударно сжатого слоя, сопутствующего движению объекта, наряду с численным, является метод экспериментального моделирования.One of the main methods used in the study of the possibility of observing the CO entry into the atmosphere by the emission of a shock-compressed layer accompanying the motion of an object, along with the numerical method, is an experimental modeling method.

Известен способ получения ударно сжатого слоя [Теоретические и экспериментальные исследования гиперзвуковых течений при обтекании тел и в следах. Под ред. Г.Г. Черного и С.Ю. Чернявского. М., МГУ, 1979] путем гиперзвукового обтекания тел высокоскоростным потоком газа, где для образования УСС используют аэробаллистические установки. При этом требуемые скорости полета модели тела достигаются при использовании газовых пушек, а модель движется в невозмущенном газе.A known method of producing a shock-compressed layer [Theoretical and experimental studies of hypersonic flows in the flow around bodies and in traces. Ed. G.G. Cherny and S.Yu. Chernyavsky. Moscow, Moscow State University, 1979] by hypersonic flow of bodies around a body with a high-speed gas stream, where aeroballistic installations are used for the formation of CSS. At the same time, the required flight speeds of the body model are achieved using gas guns, and the model moves in undisturbed gas.

Недостатками данного способа являются ограничения по максимальной скорости метания до 10-12 км/с, ограниченный выбор формы и материала моделей тел для метания.The disadvantages of this method are the restrictions on the maximum speed of throwing up to 10-12 km / s, the limited choice of shape and material of models of bodies for throwing.

Известно устройство для реализации этого способа [Теоретические и экспериментальные исследования гиперзвуковых течений при обтекании тел и в следах. Под ред. Г.Г. Черного и С.Ю. Чернявского. М., МГУ, 1979], которое является двухступенчатой газовой установкой и состоит из первой камеры-ступени со сжатым газом и второй ступени, где сжимается легкий рабочий газ (водород), который в свою очередь ускоряет тело. В первой ступени используется сжатый гелий или продукты порохов. Обе ступени разделены диафрагмой или свободным поршнем.A device for implementing this method is known [Theoretical and experimental studies of hypersonic flows during flow around bodies and in traces. Ed. G.G. Cherny and S.Yu. Chernyavsky. Moscow, Moscow State University, 1979], which is a two-stage gas installation and consists of a first stage chamber with compressed gas and a second stage, where a light working gas (hydrogen) is compressed, which in turn accelerates the body. The first stage uses compressed helium or products of gunpowder. Both stages are separated by a diaphragm or a free piston.

Вследствие больших перегрузок метаемого тела установки с легким поршнем или диафрагменные используются лишь при аэробаллистических исследованиях достаточно прочных моделей простой формы. Двухступенчатые водородные установки с тяжелым поршнем и высокой степенью сжатия используют в качестве источника энергии пороховой заряд. Наибольшая скорость 11,2 км/с на таких установках достигнута для модели тела в форме диска диаметром порядка 5 мм.Due to large overloads of the propelled body, light-piston or diaphragm units are used only for aeroballistic studies of sufficiently strong models of a simple form. Two-stage hydrogen plants with a heavy piston and a high compression ratio use a powder charge as an energy source. The highest speed of 11.2 km / s in such installations was achieved for a disc-shaped body model with a diameter of about 5 mm.

Недостатками данного устройства являются ограничения по максимальной скорости метания до 10-12 км/с, ограниченный выбор формы и материала моделей тел для метания, сложность конструкции и трудоемкость его эксплуатации. Существующие гиперзвуковые метательные устройства практически подошли к пределу своих возможностей.The disadvantages of this device are the restrictions on the maximum throwing speed to 10-12 km / s, the limited choice of the shape and material of body models for throwing, the complexity of the design and the complexity of its operation. Existing hypersonic throwing devices have almost reached the limit of their capabilities.

Известен выбранный нами в качестве прототипа, способ получения УСС плазмы [Под ред. Тирского А.Г. Гиперзвуковая аэродинамика и тепломассообмен спускаемых космических аппаратов и планетных зондов. М. Физматлит, 2011. 546 с.], включающий электромагнитный нагрев газа, ускорение газа и сверхзвуковое обтекание неподвижной модели тела. В указанном способе экспериментального получения ударно сжатого слоя около тела воздух при комнатной температуре с постоянным расходом подается через кольцевое сопло в разрядный канал индукционного плазмотрона (установка ВГУ-4 с кварцевой цилиндрической трубкой длиной 400 мм и диаметром 80 мм). Нагреваясь в индукторе высокочастотным электрическим полем, поток воздушной плазмы вытекает в барокамеру через коническое звуковое сопло, расположенное в конце разрядного канала. Модельное тело, расположенное соосно с вытекающей недорасширенной струей на некотором расстоянии от выхода из разрядного канала, взаимодействуя с набегающим из разрядного канала индукционного плазмотрона потоком высокоэнтальпийного воздуха, создает ударно сжатый слой нагретого газа вблизи обтекаемой поверхности тела с его последующей регистрацией методами высокоскоростной теневой фотосъемки.Known we have chosen as a prototype, a method of obtaining a CSS plasma [Ed. Tyrsky A.G. Hypersonic aerodynamics and heat and mass transfer of descent spacecraft and planetary probes. M. Fizmatlit, 2011. 546 pp.], Including electromagnetic gas heating, gas acceleration and supersonic flow around a stationary model of a body. In this method of experimental production of a shock-compressed layer near the body, air at room temperature is supplied with constant flow through an annular nozzle to the discharge channel of an induction plasma torch (VSU-4 unit with a quartz cylindrical tube 400 mm long and 80 mm in diameter). Heated in the inductor by a high-frequency electric field, the flow of air plasma flows into the pressure chamber through a conical sound nozzle located at the end of the discharge channel. A model body located coaxially with a flowing underexpanded jet at a certain distance from the exit from the discharge channel, interacting with the flow of high enthalpy air coming from the discharge channel of the induction plasma torch, creates a shock-compressed layer of heated gas near the streamlined body surface with its subsequent registration using high-speed shadow photography.

Однако данный способ получения УСС с гиперзвуковым обтеканием тела имеет существенные недостатки и ограничения. Он использует в качестве рабочего вещества ограниченный круг газов (азот, CO2, воздух), требует предварительной подготовки больших объемов рабочей газовой смеси с последующей подачей ее в рабочий замкнутый объем с использованием сложной технологии смешения газов на аттестованной аппаратуре. Кроме того, предельная скорость набегающего потока V также ограничена и достигает величины не более 12 км/с.However, this method of obtaining CSS with hypersonic flow around the body has significant disadvantages and limitations. It uses a limited range of gases (nitrogen, CO 2 , air) as a working substance, requires preliminary preparation of large volumes of a working gas mixture, followed by its supply to a closed working volume using sophisticated gas mixing technology using certified equipment. In addition, the maximum free-stream velocity V ∞ is also limited and reaches a value of no more than 12 km / s.

Для осуществления этого способа требуются гигантские мощности для обеспечения соответствующей кинетической энергии потока при обтекании неподвижной модели тела.To implement this method, gigantic powers are required to provide the corresponding kinetic energy of the flow when flowing around a stationary model of a body.

В качестве прототипа устройства нами выбрана импульсная аэродинамическая труба (ИТ-2) Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского [Под ред. Тирского А.Г. Гиперзвуковая аэродинамика и тепломассообмен спускаемых космических аппаратов и планетных зондов. - М. Физматлит, 2011. 546 с.], которая представляет собой многорежимную электроразрядную установку с конденсаторным источником электропитания с запасенной энергией до 550 кДж. Высокие значения давления и температуры газа в разрядной камере, выполненной в виде цилиндрической трубы, достигаются путем нагревания рабочего газа (азот, CO2) импульсным электрическим разрядом большой мощности. При этом расчетное течение газовой плазмы в рабочей части установки сохраняется до 100 мс. Труба оснащена коническими соплами с углом раствора 100. В различных режимах испытаний импульсная аэродинамическая труба позволяет получать потоки рабочего газа с числами Маха до 20 и числами Рейнольдса Re в диапазоне 105-106.As a prototype of the device, we have chosen a pulsed wind tunnel (IT-2) of the Central Aerohydrodynamic Institute. NOT. Zhukovsky [Ed. Tyrsky A.G. Hypersonic aerodynamics and heat and mass transfer of descent spacecraft and planetary probes. - M. Fizmatlit, 2011. 546 pp.], Which is a multi-mode electric-discharge installation with a capacitor power supply with stored energy up to 550 kJ. High values of gas pressure and temperature in the discharge chamber, made in the form of a cylindrical pipe, are achieved by heating the working gas (nitrogen, CO 2 ) with a pulsed electric discharge of high power. In this case, the calculated gas plasma flow in the working part of the installation is maintained up to 100 ms. The pipe is equipped with conical nozzles with a solution angle of 10 0 . In various test modes, a pulsed wind tunnel allows to obtain working gas flows with Mach numbers up to 20 and Reynolds numbers Re in the range 10 5 -10 6 .

Описанное устройство, также как и способ, не может быть использовано для решения задач, связанных с получением сверхзвукового течения около КО и высокотемпературных физических явлений, сопутствующих движению КО (например, метеороидов) со скоростью входа в атмосферу V=16-70 км/с. Оно не соответствует требованиям современной гиперзвуковой аэродинамики и плазмодинамики, когда планируются разработки космических систем и аппаратов с орбитальными скоростями входа в атмосферу 16 км/с и более.The described device, as well as the method, cannot be used to solve problems associated with obtaining a supersonic flow near the KO and high-temperature physical phenomena accompanying the motion of the KO (for example, meteoroids) with the speed of entry into the atmosphere V = 16-70 km / s. It does not meet the requirements of modern hypersonic aerodynamics and plasma dynamics, when it is planned to develop space systems and vehicles with orbital velocities of entry into the atmosphere of 16 km / s and more.

Заявляемая нами группа изобретений позволяет получать ударно сжатый слой плазмы и структуру течений около модельного тела заданной формы* (*Под заданной формой модельного тела мы понимаем тело в виде конуса, клина, цилиндра, затупленное тело с углом полураствора для конуса и клина Θ, радиусом кривизны для затупленного тела Ro , характерной длиной тела Lмт.) высокоскоростных, до 50 км/с и выше, потоков практически любого химического и ионизационного состава.The claimed group of inventions allows us to obtain a shock-compressed plasma layer and the structure of flows near a model body of a given shape * (* By a given model of a model body we mean a body in the form of a cone, wedge, cylinder, a dull body with a half-angle for cone and wedge Θ, radius of curvature for a blunt body Ro, with a characteristic body length L mt .) of high-speed, up to 50 km / s and above, flows of almost any chemical and ionization composition.

При проведении плазмодинамических исследований нами впервые было показано, что важному требованию моделирования режимов потока в высотной гиперзвуковой аэродинамике при широком диапазоне чисел Маха (М=1…30) и Рейнольдса (Re≥1) соответствует поток плазмы, создаваемый при струйном диафрагменном разряде (см. фиг. 1), а именно: структура возмущенной области вблизи модельного тела при обтекании потоками плазмы струйного диафрагменного разряда на промежутке диафрагма - кольцевой электрод обладает свойствами автомодельных течений, т.е. с пропорциональностью геометрических размеров соблюдается пропорциональность величин (скорости, давления, плотности), определяющих течение плазменного потока обтекающего модельное тело; термодинамические параметры в окрестности модельного тела заданной формы являются подобными для комбинаций параметров (плотности ρ, скорости V, числа Маха M и числа Рейнольдса Re) набегающего потока.When conducting plasma-dynamic studies, we first showed that an important requirement for modeling flow regimes in high-altitude hypersonic aerodynamics for a wide range of Mach numbers (M = 1 ... 30) and Reynolds (Re ≥1) corresponds to the plasma flow generated by a jet diaphragm discharge ( see Fig. 1), namely: the structure of the perturbed region near the model body when plasma flows around the jet diaphragm discharge at the diaphragm-ring electrode gap has the properties of self-similar flows, i.e. with proportionality of geometric dimensions, the proportionality of the values (speed, pressure, density) that determine the flow of the plasma stream flowing around the model body is observed; the thermodynamic parameters in the vicinity of a model body of a given shape are similar for combinations of parameters (density ρ , velocity V , Mach number M and Reynolds number Re ) of the incident flow.

Такой технический эффект достигнут нами, когдаThis technical effect is achieved by us when

- в способе получения ударно сжатого слоя плазмы путем взаимодействия высокоэнтальпийной струи с расположенным соосно со струей модельным телом с последующей регистрацией структуры возмущенной области вблизи модельного тела, новым является то, что высокоэнтальпийную струю формируют при струйном диафрагменном разряде в вакууме в сверхзвуковом режиме течения струй эрозионной плазмы при условиях размещения модельного тела с характерным размером Р, найденным из соотношения- in the method of producing a shock-compressed plasma layer by the interaction of a high-enthalpy jet with a model body located coaxially with the jet with subsequent registration of the structure of the perturbed region near the model body, it is new that a high-enthalpy jet is formed during a jet diaphragm discharge in vacuum in a supersonic flow regime of erosive plasma jets under conditions of placement of a model body with a characteristic size P found from the relation

Ρ≤0,5 R, гдеΡ≤0.5 R, where

R - радиус отверстия в кольцевом электроде, см;R is the radius of the hole in the ring electrode, cm;

на промежутке плазмообразующая диафрагма - кольцевой электрод (катод и/или анод), при скорости V набегающего плазменного потока на модельное тело на промежутке диафрагма - кольцевой электрод, найденной из соотношенияon the gap, the plasma-forming diaphragm is a ring electrode (cathode and / or anode), at a velocity V ∞ of the incident plasma flow on the model body, on the gap a diaphragm is a ring electrode, found from the relation

Figure 00000001
, где
Figure 00000001
where

Vкр=724i0,22/(0,9r0)0,33 - скорость потока в критическом сечении, м/сек;V cr = 724i 0.22 / (0.9r 0 ) 0.33 - flow velocity in the critical section, m / s;

Ро=(1+γ)[0,14i1,34(2l0)0,93]/[rо2,95(1+r0/2l0)0,67] - проталкивающее давление в середине отверстия диафрагмы, Па;P o = (1 + γ) [0.14i 1.34 (2l 0 ) 0.93 ] / [r o 2.95 (1 + r 0 / 2l 0 ) 0.67 ] - pushing pressure in the middle of the opening of the diaphragm, Pa;

Рвак - давление в вакуумной камере, Па;R vak is the pressure in the vacuum chamber, Pa;

γ=cp/cv=1,1-1,3 - постоянная адиабаты с учетом энергии ионизации плазмы;γ = c p / c v = 1.1-1.3 is the adiabatic constant taking into account the plasma ionization energy;

ω - средняя скорость уноса массы плазмообразующего материала диафрагмы, кг/с;ω is the average rate of ablation of the mass of the plasma-forming material of the diaphragm, kg / s;

µµo=1,257 10-6 Гн/м;µµ o = 1.257 10 -6 GN / m;

i - ток разряда, А;i is the discharge current, A;

r0 - радиус отверстия в диафрагме, см;r 0 is the radius of the hole in the diaphragm, cm;

2l0 - толщина диафрагмы, см;2l 0 - aperture thickness, cm;

R - радиус отверстия в кольцевом электроде, см;R is the radius of the hole in the ring electrode, cm;

при скорости ω уноса массы Δm плазмообразующего вещества струи, выбранной из соотношенияat the velocity ω of the ablation of the mass Δm of the plasma-forming substance of the jet selected from the relation

ω=Δm/tгаз, кг/с, гдеω = Δm / t gas , kg / s, where

Δm=ml0/Vкptимп - унос массы за время газообмена в отверстии диафрагмы, кг;Δm = ml 0 / V kp t imp - ablation of the mass during gas exchange in the diaphragm opening, kg;

m - общая масса унесенных продуктов эрозии материала из отверстия в диафрагме, кг;m is the total mass of carried away products of erosion of the material from the hole in the diaphragm, kg;

2l0 - толщина диафрагмы, м;2l 0 - the thickness of the diaphragm, m;

tимп - длительность импульса разряда, с;t imp - discharge pulse duration, s;

Vкр - скорость потока в критическом сечении расходного сопла, м/с;V cr - flow rate in the critical section of the flow nozzle, m / s;

tгаз=l0/Vкр - время газообмена в отверстии диафрагмы, с;t gas = l 0 / V cr - gas exchange time in the opening of the diaphragm, s;

и при компонентном составе потока плазмы, соответствующем выбранному составу плазмообразующего материала внутренней стенки расходного сопла в отверстии диафрагмы: химических элементов и стехиометрических коэффициентов исходной формулы вещества,- а структуру возмущенной области УСС регистрируют оптическими методами по величине отхода ударной волны УСС и спектральными методами по свечению УСС;and with the component composition of the plasma flow corresponding to the selected composition of the plasma-forming material of the inner wall of the feed nozzle in the diaphragm opening: chemical elements and stoichiometric coefficients of the initial formula of the substance, and the structure of the perturbed region of the CSS is recorded by optical methods for the magnitude of the shock wave departure of the CSS and spectral methods for the emission of CSS ;

- в устройстве для получения ударно сжатого слоя плазмы, включающем герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, установленными на оси камеры соплом и расположенным за соплом модельным телом, новым является то, что в него дополнительно введена установленная между внесенными в камеру и выполненными кольцевыми электродами диафрагма, изготовленная с двумя соосными расходными соплами, по крайней мере одно модельное тело с характерным линейным размером Р, найденным из соотношения- in the device for producing a shock-compressed plasma layer, including a sealed discharge chamber with an electric power source, a gas-vacuum system, a nozzle mounted on the axis of the chamber and a model body located behind the nozzle, it is new that it is additionally inserted between the annular rings introduced into the chamber and made electrodes a diaphragm made with two coaxial flow nozzles, at least one model body with a characteristic linear size P, found from the ratio

Ρ≤0,5 R, гдеΡ≤0.5 R, where

R - радиус отверстия в кольцевом электроде, см;R is the radius of the hole in the ring electrode, cm;

размещено на промежутке диафрагма-кольцевой электрод (катод и/или анод) на расстоянии D1 от диафрагмы, найденном из соотношенияplaced on the gap of the diaphragm-ring electrode (cathode and / or anode) at a distance D 1 from the diaphragm, found from the ratio

D1≥10r0, гдеD 1 ≥10r 0 , where

r0 - радиус отверстия в диафрагме, см;r 0 is the radius of the hole in the diaphragm, cm;

в качестве источника питания выбран генератор импульсных токов струйного диафрагменного разряда с величиной тока разряда i(t), обеспечивающей скорость потока Vкр в критическом сечении расходного сопла, выбранную из соотношенияas a power source, a pulsed current generator of jet diaphragm discharge with a discharge current value i (t) providing a flow rate V cr in the critical section of the nozzle selected from the relation

vкр=724i0,22 / (0,9r0)0,33, м/с, гдеv cr = 724i 0.22 / (0.9r 0 ) 0.33 , m / s, where

i - ток разряда, А;i is the discharge current, A;

r0 - радиус отверстия диафрагмы, см;r 0 is the radius of the aperture, cm;

давление Ркр в критическом сечении сопла, выбранное из соотношенияpressure P cr in the critical section of the nozzle, selected from the ratio

Ркр=[0,14i1,34(2l0)0,93] / [r02,95(l+r0/2l0)0,67], Па, гдеP cr = [0.14i 1.34 (2l 0 ) 0.93 ] / [r 0 2.95 (l + r 0 / 2l 0 ) 0.67 ], Pa, where

i - ток разряда, А;i is the discharge current, A;

r0 - радиус отверстия диафрагмы, см;r 0 is the radius of the aperture, cm;

2l0 - толщина диафрагмы, см;2l 0 - aperture thickness, cm;

при этом диафрагма выполнена из плазмообразующего материала заданного химического и стехиометрического состава и удовлетворяет следующим условиям: отношение размеров отверстия 2r0 и толщины 2l0 диафрагмы выбрано из соотношенияthe diaphragm is made of a plasma-forming material of a given chemical and stoichiometric composition and satisfies the following conditions: the ratio of the hole sizes 2r 0 and the thickness 2l 0 of the diaphragm is selected from the ratio

2r0/2l0=1,0-2,0.2r 0 / 2l 0 = 1.0-2.0.

Если процесс осуществляют в газодинамическом (ГД) режиме, то в камере установлены два модельных тела в катодной и анодной части, соответственно, при этом отношение размеров отверстия 2r0 и толщины 2l0 диафрагмы выбрано равным 1,0, а величина тока разряда i(t) генератора импульсных токов удовлетворяет условиюIf the process is carried out in gas-dynamic (GD) mode, then two model bodies are installed in the chamber in the cathode and anode parts, respectively, while the ratio of the hole sizes 2r 0 and the thickness 2l 0 of the diaphragm is chosen to be 1.0, and the discharge current value i (t ) the pulse current generator satisfies the condition

i≤1,4 103 rо2, кА, гдеi≤1,4 10 3 r about 2 , kA, where

r0 - радиус отверстия диафрагмы, см (см. п. 3 Формулы).r 0 is the radius of the aperture, cm (see p. 3 of the Formula).

Подходы к формированию струйного диафрагменного разряда известны, см., например, [2, 3].Approaches to the formation of a jet diaphragm discharge are known, see, for example, [2, 3].

Величину суммарного уноса массы m плазмообразующего материала можно определять по известной методике взвешиванием диафрагмы до и после контрольного разряда с выбранными параметрами разрядного промежутка [4, 5].The value of the total ablation of mass m of the plasma-forming material can be determined by the known method by weighing the diaphragm before and after the control discharge with the selected parameters of the discharge gap [4, 5].

Подходы к определению компонентного состава потоков плазмы известны, см. например [4].Approaches to determining the component composition of plasma flows are known, see, for example, [4].

Оптические и спектральные методы регистрации потоков плазмы известны см., например [6-8].Optical and spectral methods for detecting plasma flows are known, see, for example, [6–8].

На фиг. 1 представлена схема струйного диафрагменного разряда, где изображена плазмообразующая диафрагма 1, кольцевой анод 2, кольцевой катод 3.In FIG. 1 shows a diagram of a jet diaphragm discharge, which shows a plasma-forming diaphragm 1, a ring anode 2, a ring cathode 3.

2r0 - диаметр отверстия диафрагмы;2r 0 is the diameter of the aperture;

2R - диаметр кольцевых анода и катода;2R is the diameter of the annular anode and cathode;

H ¯ ϕ

Figure 00000002
- напряженность азимутального магнитного поля; H ¯ ϕ
Figure 00000002
- azimuthal magnetic field strength;

V ¯

Figure 00000003
- плазменные струи в разрядном промежутке; V ¯
Figure 00000003
- plasma jets in the discharge gap;

i ¯

Figure 00000004
- ток разряда; i ¯
Figure 00000004
- discharge current;

Figure 00000005
- направление линий азимутального магнитного поля H ¯ ϕ
Figure 00000006
собственного тока разряда;
Figure 00000005
- direction of the azimuthal magnetic field lines H ¯ ϕ
Figure 00000006
own discharge current;

Figure 00000007
- направление истечения плазменных струй V ¯
Figure 00000008
в анодной и катодной частях разрядного промежутка;
Figure 00000007
- direction of plasma jets V ¯
Figure 00000008
in the anode and cathode parts of the discharge gap;

Figure 00000009
- направление тока разряда i ¯
Figure 00000004
.
Figure 00000009
- direction of discharge current i ¯
Figure 00000004
.

На фиг. 2а показана зарегистрированная возмущенная область 5 ударно сжатого слоя вблизи модельного тела 4 при обтекании его потоком плазменной струи с числом Маха (М≈4), истекающей из отверстия диафрагмы 1 в сторону кольцевого катода 3 вдоль оси Ζ, гдеIn FIG. Figure 2a shows the recorded perturbed region 5 of the shock-compressed layer near the model body 4 when a plasma jet flows around it with a Mach number (M ≈ 4) flowing from the aperture of the diaphragm 1 towards the ring cathode 3 along the оси axis, where

θc - угол наклона скачка уплотнения (ударной волны);θ c is the angle of inclination of the shock wave (shock wave);

θ - половина угла при вершине конуса модельного тела 4.θ is the half angle at the apex of the cone of the model body 4.

На фиг. 2б представлен снимок спектра излучения УСС вдоль оси Ζ набегающего потока на поверхность модельного тела в виде конуса с углом полураствора θ=45°, полученного при режиме течения плазмы катодной струи с параметрами, изложенными в примере конкретного исполнения. Вдоль оси длины волны λ нанесены обозначения спектральных линий ионов химических элементов, присутствующих в набегающем потоке и в критической точке возмущенной области 5.In FIG. Figure 2b presents a snapshot of the CSS spectrum of emission along the оси axis of the incident flow onto the surface of a model body in the form of a cone with a half-angle θ = 45 ° obtained in the plasma flow regime of a cathode jet with the parameters described in the specific embodiment example. Along the axis of the wavelength λ, the designations of the spectral lines of ions of chemical elements present in the oncoming flow and at the critical point of the perturbed region 5 are plotted.

На фиг. 3 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа, где разрядная вакуумная камера 6, источник 11 электропитания, газовакуумная система 7, кольцевой анод 2, кольцевой катод 3, плазмообразующая диафрагма 1, модели тел 4, коммутатор 8, устройство 9 поджига, схема 10 синхронизации;In FIG. 3 shows a diagram of a device for implementing the proposed method, where the discharge vacuum chamber 6, power supply 11, gas-vacuum system 7, ring anode 2, ring cathode 3, plasma-forming diaphragm 1, model 4, switch 8, ignition device 9, synchronization circuit 10;

D1 - расстояние вдоль оси от диафрагмы до модели тела 4;D 1 - the distance along the axis from the diaphragm to the model of the body 4;

2l0 - толщина диафрагмы;2l 0 - aperture thickness;

L - промежуток диафрагма-электрод;L is the diaphragm-electrode gap;

2R - диаметр отверстия в кольцевом электроде;2R is the diameter of the hole in the ring electrode;

2r0 - диаметр отверстия в диафрагме;2r 0 is the diameter of the hole in the diaphragm;

Lk - индуктивность контура;L k is the inductance of the circuit;

Сo - емкость высоковольтного накопителя энергии;With o - the capacity of the high-voltage energy storage;

Rk - сопротивление контура.R k is the resistance of the circuit.

Устройство, реализующее заявленную группу изобретений, работает следующим образом.A device that implements the claimed group of inventions, works as follows.

Для решения задачи моделирования УСС плазмы вблизи модельного тела с использованием предлагаемого способа, например, для КО известной формы и его химического состава, движущегося со скоростью V в стандартной атмосфере Земли на высоте Н, составляют исходные данные задачи моделирования: скорость V набегающего потока на модельное тело принимают равной скорости КО, термодинамические параметры плазмы УСС вблизи модельного тела, выполненного в масштабе относительно КО, принимают равными термодинамическим параметрам УСС вблизи КО в атмосфере на высоте Н. В соответствии с исходными данными моделирования выбирают состав плазмообразующего материала диафрагмы. Для реализации заданных термодинамических параметров плазмы УСС вблизи модельного тела с использованием струйного диафрагменного разряда выбирают величину плотности тока в отверстии диафрагмы и параметры отверстия в диафрагме (диаметр цилиндрического отверстия 2r0 и толщину 2l0 диафрагмы). Затем составляют систему уравнений радиационной магнитной газовой динамики, в которой учтены электромагнитная сила, действующая на единичный объем плазмы, омический нагрев и перенос энергии излучением в приближении лучистой теплопроводности. В систему уравнений входят уравнения Максвелла, где с учетом индукционного тока, обусловленного движением плазмы, вместо закона Кулона записан закон Ома. (Решения подобной системы уравнений, лежащей в основе теоретического исследования физики сильноточных электроразрядных источников света, приведены в [9, 10]). Решая систему уравнений магнитной газодинамики для заданного скоростного режима струйного диафрагменного разряда, получают аппроксимирующие выражения с помощью которых через значения величины тока i в отверстии и размеры цилиндрического отверстия (2r0 и 2l0) рассчитывают все необходимые параметры плазмы в отверстии диафрагмы (плотность ρo, давление Рo, температуру Т0, скорость звука Ао) и в набегающем потоке плазмы (концентрацию электронов Ne, давление Ρ, температуру электронов Те, скорость звука А).To solve the problem of modeling CSS for a plasma near a model body using the proposed method, for example, for a known-type spacecraft and its chemical composition moving at a speed V in the standard Earth’s atmosphere at a height H, the initial data of the simulation problem are compiled: the incident velocity V on the model the body is taken equal to the velocity of the SC, the thermodynamic parameters of the USS plasma near the model body, made on a scale relative to the SC, are taken equal to the thermodynamic parameters of the SCS near the SC in the atmosphere D at height H. In accordance with the original data modeling composition selected plasma diaphragm material. To implement the specified thermodynamic parameters of the CSS plasma near the model body using a jet diaphragm discharge, the current density in the diaphragm hole and the parameters of the hole in the diaphragm (diameter of the cylindrical hole 2r 0 and thickness 2l 0 of the diaphragm) are selected. Then they compose a system of equations of radiation magnetic gas dynamics, which takes into account the electromagnetic force acting on a unit plasma volume, ohmic heating, and energy transfer by radiation in the approximation of radiant heat conductivity. The system of equations includes Maxwell's equations, where, taking into account the induction current due to the motion of the plasma, Ohm's law is written instead of the Coulomb law. (The solutions of a similar system of equations underlying the theoretical study of the physics of high-current electric-discharge light sources are given in [9, 10]). Solving the system of equations magnetogasdynamics for a given speed mode jet diaphragm discharge obtained approximate expression by which through the current magnitude value i in the hole and sizes of the cylindrical hole (2r 0 and 2l 0) is calculated all the necessary parameters of the plasma in the aperture (density ρ o, pressure P o , temperature T 0 , speed of sound A o ) and in the incident plasma flow (electron concentration N e , pressure Ρ, electron temperature T e , speed of sound A).

Такой подход позволяет в широких интервалах изменения параметров уравнения состояния плазмы разряда в отверстии диафрагмы (температуры 20000K<Т<100000K и давления 5 МПа<Р<100 Мпа) с достаточно высокой точностью (порядка 5-10%) проводить термодинамические и газодинамические расчеты при разработке необходимых устройств на основе струйного диафрагменного разряда в вакууме с реализацией заданного режима течения плазмы (скорости набегающего плазменного потока V и чисел Маха М).Such an approach allows, over a wide range of changes in the parameters of the equation of state of the discharge plasma in the diaphragm aperture (temperature 20,000 K <T <100,000 K and pressure 5 MPa <P <100 MPa), with fairly high accuracy (of the order of 5-10%), thermodynamic and gas-dynamic calculations are carried out during development necessary devices based on a jet diaphragm discharge in vacuum with the implementation of a given plasma flow regime (incident plasma flow velocity V and Mach numbers M ).

Затем проводят электротехнический расчет параметров импульсного источника питания разряда. Подходы к расчету известны [9]. Для получения импульса тока i разряда заданной длительности tимп, амплитуды io и формы на основе результатов расчета осуществляют выбор межэлектродного промежутка 2L, величины зарядного напряжения Uo конденсаторной батареи емкостью Сo, индуктивности контура Lk, сопротивления контура Rk и сопротивления нагрузки Rнагр.Then carry out the electrical calculation of the parameters of the pulsed discharge power source. Calculation approaches are known [9]. To obtain a current pulse i of the discharge of a given duration t imp , amplitude i o and shape, based on the calculation results, the interelectrode gap 2L, the value of the charging voltage U o of the capacitor bank with the capacity C o , the inductance of the circuit L k , the resistance of the circuit R k and the load resistance R heat

После этого в вакуумной камере 6 между кольцевыми электродами 2 и 3 через плазмообразующую диафрагму 1 (см. фиг. 3) выбранных габаритов формируют струйный диафрагменный импульсный разряд. Для этого на устройство 9 поджига с помощью стандартной схемы 10 синхронизации подают сигнал запуска, открывающий коммутатор 8 (например, игнитрон) источника 11 электропитания, представляющего собой высоковольтный накопитель энергии емкостью Со. Затем высокое напряжение подают на электроды 2 и 3 и батарею конденсаторов емкостью Со разряжают на нагрузке - межэлектродном промежутке (анод 2 - катод 3).After that, in the vacuum chamber 6 between the ring electrodes 2 and 3 through the plasma-forming diaphragm 1 (see Fig. 3) of the selected dimensions, a jet diaphragm pulse discharge is formed. To do this, to the ignition device 9 using a standard synchronization circuit 10, a trigger signal is opened, opening the switch 8 (for example, an ignitron) of the power supply 11, which is a high-voltage energy storage device with a capacity of about . Then a high voltage is applied to the electrodes 2 and 3 and the capacitor bank with a capacity of C o is discharged at the load, the interelectrode gap (anode 2 - cathode 3).

В результате этого получают высокоэнтальпийные плазменные потоки, истекающие из отверстия диафрагмы в стороны кольцевых электродов, сформированные при струйном диафрагменном разряде в вакууме в расчетном режиме течения струй эрозионной плазмы на межэлектродном промежутке длиной 2L. При этом скорость набегающего плазменного потока W на модельное тело на промежутке диафрагма - кольцевой электрод соответствует требуемой расчетной величине для решения задачи моделирования УСС (см. п. 1 Формулы).As a result of this, high-enthalpy plasma flows are obtained, flowing from the diaphragm opening to the sides of the ring electrodes, formed during jet diaphragm discharge in vacuum in the calculated flow regime of erosive plasma jets over an interelectrode gap of 2L in length. In this case, the velocity of the incident plasma flow W to the model body at the gap between the diaphragm and the ring electrode corresponds to the required calculated value for solving the CSS simulation problem (see Section 1 of the Formula).

Компонентный состав потока плазмы, заранее определенный, соответствует составу плазмообразующего материала (химическим элементам) внутренней стенки расходного сопла в отверстии диафрагмы, который при конкретной постановке задачи может имитировать состав атмосферы и продукты разрушения материала космического тела.The component composition of the plasma flow, predetermined, corresponds to the composition of the plasma-forming material (chemical elements) of the inner wall of the flow nozzle in the diaphragm hole, which, in a specific formulation of the problem, can simulate the composition of the atmosphere and the destruction products of the material of the cosmic body.

На завершающей стадии реализации предлагаемого способа проводят визуализацию возмущенной области вблизи модельного тела с регистрацией структуры и спектрального состава излучения УСС вдоль оси набегающего потока струйного диафрагменного разряда на основе известных высокоскоростных методов регистрации быстропротекающих процессов [6, 7] и последующей обработки полученных снимков, фоторазверток и спектров УСС.At the final stage of the implementation of the proposed method, a perturbed region is visualized near the model body with registration of the structure and spectral composition of the CSS radiation along the axis of the incident stream of the diaphragm discharge based on the known high-speed methods for recording fast processes [6, 7] and subsequent processing of the obtained images, photo scans and spectra OSS.

Таким образом получают структуру возмущенной области вблизи модельного тела с фотографической регистрацией параметров отхода ударной волны УСС (расстояния Δ отхода или угла θс к вектору скорости V) в потоке плазмы для Μ>1, (см. фиг. 2а).Thus, the structure of the perturbed region near the model body is obtained with photographic recording of the USS shock wave departure parameters (distance Δ departure or angle θ s to the velocity vector V ) in the plasma flow for Μ > 1, (see Fig. 2a).

На основе результатов регистрации спектрального состава излучения УСС вдоль оси набегающего потока СДР, (см. фиг. 2б) известными спектральными методами (например, методом относительных интенсивностей спектральных линий и методом по уширению Штарка спектральной линии) определяют значения параметров плазмы набегающего потока и вблизи критической точки УСС: температуру Те и концентрацию Ne электронов [8]. После получения по спектрам излучения УСС экспериментальных результатов в виде пространственно-временных распределений температуры Те и концентрации Ne электронов проводят дополнительные расчеты термодинамических параметров плазмы, например, на основе модели равновесной плазмы Саха, (методы расчета известны, см, например, [8, 9]): значения плотности ρ, температуры ионов набегающего потока, а также значения давления Русс, плотности русс и температуры Тусс торможения непосредственно за прямым скачком уплотнения (ударной волной) в области УСС.Based on the results of recording the spectral composition of the CSS radiation along the axis of the SDR incident flow (see Fig. 2b), the known parameters of the incident plasma plasma near the critical point are determined by known spectral methods (for example, by the method of relative intensities of spectral lines and the method of broadening the Stark spectral line) CSS: temperature T e and concentration N e of electrons [8]. After obtaining experimental results from the USS emission spectra in the form of spatio-temporal distributions of temperature T e and electron concentration N e , additional calculations of the thermodynamic parameters of the plasma are performed, for example, based on the Sakha equilibrium plasma model (calculation methods are known, see, for example, [8, 9]): the density ρ , the ion temperature of the oncoming flow, as well as the pressure P Uss , the density of the Russ and the braking temperature T Uss immediately after the direct shock wave (shock wave) in the region STS.

Полученные результаты определения значений давления Русс торможения и температуры Тусс торможения в критической точке набегающего потока сравнивают с натурными значениями температуры, плотности и давления за прямым скачком уплотнения в стандартной атмосфере в зависимости от высоты и скорости движения КО (см. например, [11, 12]).The results of determining the values of the braking pressure Pss and the braking temperature Tss at the critical point of the incoming flow are compared with the full-scale values of temperature, density and pressure behind the direct shock wave in a standard atmosphere depending on the height and speed of the TO motion (see, for example, [11, 12]).

Примеры конкретного исполнения.Examples of specific performance.

В качестве первого примера исполнения заявленной группы изобретений приводим описание способа и устройства для получения ударно сжатого слоя углерод-кислород-водородной плазмы и структуры течений около модельного тела, выполненного в форме конуса с углом полураствора при вершине 45°, при скорости набегающего потока V=28 км/с.As a first example of execution of the claimed group of inventions, we describe a method and device for producing a shock-compressed layer of carbon-oxygen-hydrogen plasma and the structure of flows near a model body made in the form of a cone with a half-angle at an apex of 45 ° at an incident flow velocity V = 28 km / s

Для получения заданной скорости V согласно соотношениям, приведенным в формуле изобретения, необходимая плотность тока в отверстии диафрагмы равна 350-400 кА/см2 (газодинамический режим струйного диафрагменного разряда). При выбранной величине размера диаметра отверстия в диафрагме 2r0=0,4 см требуемая величина тока разряда составила 45-50 кА.To obtain a given speed V according to the ratios given in the claims, the required current density in the aperture opening is 350-400 kA / cm 2 (gas-dynamic regime of jet diaphragm discharge). With the selected size of the hole diameter in the diaphragm 2r 0 = 0.4 cm, the required value of the discharge current was 45-50 kA.

Для реализации импульса тока критической формы с максимумом тока i=50 кА и длительностью порядка 400 мкс был проведен электротехнический расчет сильноточного разрядного контура генератора импульсных токов и выбрана конденсаторная батарея емкостью С0расч=2,8 мФ, напряжение заряда U0расч=5 кВ, плазмообразующий материал со скоростью уноса массы ω≈70 г/с при плотности тока около jo=i/πr0≈400 кА/см2.In order to realize a critical current pulse with a current maximum i = 50 kA and a duration of the order of 400 μs, we performed an electrotechnical calculation of the high-current discharge circuit of the pulse current generator and selected a capacitor bank with a capacity of C 0calc = 2.8 mF, a charge voltage of U 0calc = 5 kV, and a plasma-forming material with a velocity of ablation of mass ω≈70 g / s at a current density of about j o = i / πr 0 ≈400 kA / cm 2 .

В качестве плазмообразующего материала диафрагмы 1, см. фиг. 3, использовали текстолит марки ПТК со стехиометрическим составом С37Н47О16 и небольшим количеством примесей Mg, Са, N с диаметром цилиндрического отверстия 2rо равным 4,0 мм и толщиной 2l0=4,0 мм.As the plasma-forming material of the diaphragm 1, see FIG. 3, a PTK textolite with a stoichiometric composition of C 37 H 47 O 16 and a small amount of Mg, Ca, N impurities with a diameter of a cylindrical hole of 2r about equal to 4.0 mm and a thickness of 2l 0 = 4.0 mm was used.

Затем определяли параметры разрядного контура Lk=5,6 мкГ, Rk=10 мОм в режиме короткого замыкания и провели измерение напряжения заряда конденсаторной батареи Uo киловольтметром С196.Then, the parameters of the discharge circuit were determined L k = 5.6 μG, R k = 10 mOhm in the short circuit mode, and the charge voltage of the capacitor bank U o was measured using a C196 kilovoltmeter.

На основе аппроксимирующих выражений для выбранных значений величины тока i в отверстии и размеров цилиндрического отверстия (2r0 и 2l0) рассчитали все необходимые параметры плазмы в отверстии диафрагмы: плотность ρo=6,7·10-5 г/см3, давление Р0=22,1 МПа, температура Т0=49300 K, скорость звука Аo=13,7 км/с. При этом удельная энтальпия на оси в отверстии диафрагмы составила Δho≈696 кДж/г, а удельная проводимость на оси в отверстии диафрагмы составила η0≈301,4 Ом-1 см-1.Based on the approximating expressions for the selected values of the current i in the hole and the dimensions of the cylindrical hole (2r 0 and 2l 0 ), all the necessary plasma parameters in the diaphragm hole were calculated: density ρ o = 6.7 · 10 -5 g / cm 3 , pressure P 0 = 22.1 MPa, temperature T 0 = 49300 K, speed of sound A o = 13.7 km / s. In this case, the specific enthalpy on the axis in the diaphragm hole was Δh o ≈696 kJ / g, and the specific conductivity on the axis in the diaphragm hole was η 0 ≈301.4 Ohm -1 cm -1 .

Диаметр отверстия в кольцевых электродах 2R из графита составил 4,0 см. Расстояние L от диафрагмы 1 до кольцевого анода 2 и кольцевого катода 3 - по 5,0 см, соответственно, и межэлектродный промежуток 2L+2l0 составил 10,4 см.The diameter of the hole in the 2R ring electrodes of graphite was 4.0 cm. The distance L from the diaphragm 1 to the ring anode 2 and the ring cathode 3 was 5.0 cm each, respectively, and the interelectrode gap 2L + 2l 0 was 10.4 cm.

Модельное тело из текстолита марки ПТК со стехиометрическим составом С37Н47О16 установили на промежутке диафрагма-кольцевой электрод на расстоянии D1=2,0 см от диафрагмы. Модельное тело было выполнено в виде конуса с углом полураствора θ=45° и имело поперечный размер Р=0,8 см и длину Lмт=1,0 см.A model body made of PTK PCB with a stoichiometric composition C 37 H 47 O 16 was installed in the gap between the diaphragm-ring electrode at a distance of D 1 = 2.0 cm from the diaphragm. The model body was made in the form of a cone with a half-solution angle θ = 45 ° and had a transverse dimension P = 0.8 cm and a length L mt = 1.0 cm.

После проведения электротехнического расчета параметров разрядного контура генератора импульсных токов разряд сформировали в вакуумной камере 6 (см. фиг. 3) объемом 70 л при давление Рвак=1,0 Па через отверстие в плазмообразующей диафрагме 1 подачей напряжения между кольцевыми электродами 2 и 3 от конденсаторной батареи 11 с емкостью С0=2,8 мФ и напряжением заряда U0=5±0,3 кВ, (см. фиг. 3).After conducting an electrical calculation of the parameters of the discharge circuit of the pulse current generator, the discharge was formed in a vacuum chamber 6 (see Fig. 3) with a volume of 70 l at a pressure P vak = 1.0 Pa through an opening in the plasma-forming diaphragm 1 by applying voltage between the ring electrodes 2 and 3 from a capacitor bank 11 with a capacitance C 0 = 2.8 mF and a charge voltage U 0 = 5 ± 0.3 kV, (see Fig. 3).

При формировании разряда на межэлектродном промежутке провели регистрацию возмущенной области вблизи модельного тела: структуру УСС вдоль оси набегающего потока струйного диафрагменного разряда с использованием высокоскоростной фотографической установки ВФУ-1 в режиме высокоскоростной съемки и режиме фотохронографа, а спектральный состав излучения с использованием спектрографа СП-452 и дифракционного спектрографа ДФС-452 [6, 7].When a discharge was formed on the interelectrode gap, a perturbed region was recorded near the model body: the CSS structure along the axis of the incident stream of a diaphragm jet using a VFU-1 high-speed photographic setup in high-speed shooting mode and a photo-chronograph mode, and the spectral composition of radiation using a SP-452 spectrograph and DFS-452 diffraction spectrograph [6, 7].

После формирования разряда на межэлектродном промежутке на запоминающем осциллографе зарегистрировали импульс тока длительностью 395 мкс с амплитудой тока 50±2 кА, получили уточненное значение скорости уноса массы текстолита равное ω=74 г/с для выбранного состава методом взвешивания и по величине разгорания (увеличения диаметра) отверстия диафрагмы. При этом общая масса m унесенных продуктов эрозии из отверстия за время импульса тока tимп составила m≈15 мг, а унос массы Δm за время газообмена в отверстии диафрагмы tгаз составил Δm=ml0/Vкрtимп≈11,4 мкг.After the discharge was formed in the interelectrode gap, a current pulse of 395 μs duration with a current amplitude of 50 ± 2 kA was recorded on a storage oscilloscope, and the updated value of the PCB mass ablation rate was obtained equal to ω = 74 g / s for the selected composition by the weighing method and by the magnitude of the burnup (increase in diameter) diaphragm holes. In this case, the total mass m of carried away erosion products from the hole during the current pulse t imp was m≈15 mg, and the ablation of the mass Δm during gas exchange in the diaphragm hole t gas was Δm = ml 0 / V cr t imp ≈ 11.4 μg.

Для определения экспериментального значения скорости набегающего потока V на модельное тело в момент времени, соответствующий, например, максимуму тока разряда, использовали известную зависимость, см. например, [11], для числа Маха M потока, обтекающего конус от угла наклона θс перед вершиной скачка уплотнения (ударной волны), половины угла θ при вершине конуса и постоянной адиабаты γ. Величину угла наклона θс=73,4° определили по фотоснимку УСС вблизи конуса, фиг. 2а. Для угла при вершине конуса θ=45° и постоянной адиабаты γ=1,25 экспериментальное значение числа Маха составила М=4,37. Затем определили величину экспериментального значения скорости набегающего потока V=MA=27,9 км/с, где А=0,4 км/с - скорость звука в набегающем потоке плазмы, сравнили с расчетной V=27,8 км/с по зависимости Формулы, п. 1.To determine the experimental value of the velocity of the incident flow V on the model body at a time corresponding to, for example, the maximum of the discharge current, we used the well-known dependence, see, for example, [11], for the Mach number M ∞ of the stream flowing around the cone from the angle of inclination θ s in front of the apex of the shock wave (shock wave), half of the angle θ at the apex of the cone and the adiabatic constant γ. The angle of inclination θ c = 73.4 ° was determined from a photograph of the CSS with the cone near it, FIG. 2a. For the angle at the apex of the cone θ = 45 ° and the adiabatic constant γ = 1.25, the experimental value of the Mach number was M = 4.37. Then we determined the value of the experimental value of the free-stream velocity V = M A = 27.9 km / s, where A = 0.4 km / s is the speed of sound in the free-stream plasma, compared with the calculated V = 27.8 km / s according to the Formula, p. 1.

На фиг. 2б представлен снимок спектрального состава изучения УСС вдоль оси набегающего потока на поверхность модельного тела в виде конуса с углом полураствора θ=45°, полученного при расчетном режиме течения плазмы катодной струи.In FIG. Figure 2b presents a snapshot of the spectral composition of the study of CSS with the axis of the incident flow on the surface of a model body in the form of a cone with a half-solution angle θ = 45 ° obtained in the calculated regime of the plasma flow of the cathode jet.

После обработки пространственного распределения спектров излучения в набегающем потоке и в УСС, фиг. 2б, известными методами количественной спектроскопии [8] (методом относительных интенсивностей спектральных линий ионов углерода одинаковой кратности СII 283,76 нм и СII 391,84 нм и по штарковскому уширению линий атома водорода Hβ 486,1 нм и иона углерода СII 299,3 нм) были получены значения:After processing the spatial distribution of the radiation spectra in the oncoming flow and in the CSS, FIG. 2b, by the methods of quantitative spectroscopy [8] (by the method of relative intensities of the spectral lines of carbon ions of the same multiplicity of CII 283.76 nm and CII of 391.84 nm and by the Stark broadening of the lines of the hydrogen atom H β 486.1 nm and the carbon ion CII 299.3 nm) values were obtained:

- температуры электронов Те∞=17000 K и концентрации электронов Ne=9,0×1016 см-3 в набегающем потоке;- the electron temperature T e∞ = 17000 K and the electron concentration Ne = 9.0 × 10 16 cm -3 in the incident flow;

- температуры электронов Те усс=22000 K и концентрации электронов Ne усс=2,0×1018 см-3 в критической области УСС плазмы.- the electron temperature T e Uss = 22000 K and the electron concentration N e Uss = 2.0 × 10 18 cm -3 in the critical region of the CSS of the plasma.

На основе этих экспериментальных данных по модели равновесной плазмы Саха [8] были рассчитаны значения плотности ρ, давления Р и скорости звука А в набегающем потоке плазмы, а также значения требуемых термодинамических величин температуры ионов Ti усс, давления Ρусс и концентрации ионов Ni усс плазмы УСС вблизи критической точки для выбранного модельного тела, см. в таблице.Based on these experimental data, using the Saha equilibrium plasma model [8], the density ρ , pressure P and sound velocity A in the incident plasma flow were calculated, as well as the values of the required thermodynamic values of the ion temperature T i ouss , pressure Ρ ouss and concentration ions N i USS of the plasma of the USS near the critical point for the selected model body, see the table.

Приведенный пример моделирования описывает равновесное состояние плазмы в критической области УСС в сверхзвуковом режиме обтекания при М=4,37 при движении тела в атмосфере на высоте около 30 км со скоростью около 28 км/с.The given simulation example describes the equilibrium state of the plasma in the critical region of the CSS in the supersonic flow regime at M = 4.37 when the body moves in the atmosphere at an altitude of about 30 km at a speed of about 28 km / s.

В качестве другого примера исполнения заявленной группы изобретений был получен ударно сжатый слой углерод-водород-кислород-азотной плазмы при использовании в качестве плазмообразующего материала органопластик (C73H5O12N10) и структура течения около модельного тела затупленной формы с радиусом кривизны R0=0,4 см и характерной длиной тела Lмт=1,0 см при скорости набегающего потока V=28 км/с и его плотности ρ=1,26×10-6 г/см-3 с реализацией расчетных параметров плазмы в УСС (давления торможения Русс=13,4×105 Па; температуры Тусс=23000 K и постоянной адиабаты γ=1,21).As another example of execution of the claimed group of inventions, a shock-compressed layer of carbon-hydrogen-oxygen-nitrogen plasma was obtained using organoplastics (C 73 H 5 O 12 N 10 ) as the plasma-forming material and the flow structure around a blunt-shaped model body with a radius of curvature R 0 = 0.4 cm and a characteristic body length L mt = 1.0 cm at an incident flow velocity V = 28 km / s and its density ρ = 1.26 × 10 -6 g / cm -3 with the implementation of the calculated parameters plasma in the CSS (braking pressure P USS = 13.4 × 10 5 Pa; temperature T USS = 23000 K and constant oh adiabat γ = 1.21).

При использовании заявленной группы изобретений были также получены ударно сжатый слой углерод-фторной плазмы, где в качестве плазмообразующего материала - политетрафторэтилен (C2F4)n, и структура течения около модельного тела затупленной формы с радиусом кривизны R0=0,4 см и характерной длиной тела Lмт=1,0 см при скорости набегающего потока V=53,2 км/с с реализацией параметров плазмы в УСС (давления торможения Русс=128,6×105 Па; температуры торможения Тусс=37000 K, плотности ρусс=2,39×10-4 г/см-3 и постоянной адиабаты γ=1,23).Using the claimed group of inventions, a shock-compressed layer of carbon-fluorine plasma was also obtained, where, as a plasma-forming material, polytetrafluoroethylene (C 2 F 4 ) n and a flow structure near a model body of a blunt shape with a radius of curvature R 0 = 0.4 cm and the characteristic body length L mt = 1.0 cm at an incident flow velocity V = 53.2 km / s with the implementation of plasma parameters in the CSS (braking pressure Pss = 128.6 × 10 5 Pa; braking temperatures T uss = 37000 K , density ρ усс = 2.39 × 10 -4 g / cm -3 and adiabatic constant γ = 1.23).

Figure 00000010
Figure 00000010

Таким образом, полученные результаты позволяют проводить моделирование явлений при сверхзвуковом обтекании тел высокоскоростными потоками плазмы, и могут быть использованы при описании структуры и излучения ударно сжатого слоя, подобного потоку при движении космических аппаратов, планетных зондов, метеоритов и других космических объектов (КО) в атмосфере Земли на высотах 30-200 км и выше, описанных в литературе (см., например, [1, 12]), а также при изучении теплофизических свойств материалов, применяемых в ракетно-космической технике.Thus, the results obtained make it possible to simulate phenomena during supersonic flow of bodies by high-speed plasma flows, and can be used to describe the structure and radiation of a shock-compressed layer similar to the flow during the motion of spacecraft, planetary probes, meteorites and other space objects (SC) in the atmosphere Earth at heights of 30-200 km and above, described in the literature (see, for example, [1, 12]), as well as in studying the thermophysical properties of materials used in space rocket technology.

ЛитератураLiterature

1. Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. - М.: Наука, 1981. 416 с.1. Bronstein V.A. Physics of meteor phenomena. - M.: Science, 1981. 416 p.

2. Калашников Е.В. // ТВТ, 1996. Т. 34, №4. С. 501-505.2. Kalashnikov EV // TVT, 1996.V. 34, No. 4. S. 501-505.

3. Калашников Е.В., Костицына Т.Г. // ТВТ, 2000, Т. 38, №2. С. 194-199.3. Kalashnikov EV, Kostitsyna T.G. // TVT, 2000, T. 38, No. 2. S. 194-199.

4. Калашников Е.В., Костицына Т.Г. // Опт. и спектр. 1995. Т. 78, №1. С. 60-64.4. Kalashnikov E.V., Kostitsyna T.G. // Opt. and spectrum. 1995.Vol. 78, No. 1. S. 60-64.

5. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М, Наука. 1976. 888 с.5. Abramovich G.N. Applied gas dynamics. M, Science. 1976. 888 p.

6. Дубовик А.С. Фотографическая регистрации быстропротекающих процессов. М., Наука. 1984.6. Dubovik A.S. Photographic registration of fast processes. M., Science. 1984.

7. Минько Л.Я. Получение и исследование импульсных плазменных потоков. Минск. 1970.7. Minko L.Ya. Production and research of pulsed plasma flows. Minsk. 1970.

8. Лохте-Хольтгревен. Методы исследования плазмы. М., Мир. 1971. 552 с.8. Lochte-Holtgreven. Plasma research methods. M., World. 1971. 552 p.

9. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М., Наука. 1987. 592 с.9. Riser Yu.P. Physics of gas discharge. M., Science. 1987.592 s.

10. Александров А.Ф., Рухадзе А.А. Физика сильноточных электроразрядных источников света. М., МГУ. 1976.10. Alexandrov A.F., Rukhadze A.A. Physics of high-current electric-discharge light sources. M., Moscow State University. 1976.

11. Прикладная аэродинамика. Под ред. Н.Ф. Краснова. М., Высшая школа. 1974. 135 с.11. Applied aerodynamics. Ed. N.F. Krasnova. M., High School. 1974. 135 p.

12. Неравновесные физико-химические процессы в аэродинамике. / Под общ. ред. Г.И. Майкапара. М., Машиностроение. 1972. 344 с.12. Nonequilibrium physico-chemical processes in aerodynamics. / Under the total. ed. G.I. Maykapara. M., Mechanical Engineering. 1972.344 s.

Claims (3)

1. Способ получения ударно сжатого слоя плазмы путем взаимодействия высокоэнтальпийной струи с расположенным соосно со струей модельным телом с последующей регистрацией структуры возмущенной области вблизи модельного тела, отличающийся тем, что высокоэнтальпийную струю формируют при струйном диафрагменном разряде в вакууме в режиме течения струй эрозионной плазмы на межэлектродном промежутке при условиях размещения модельного тела с характерным размером P, найденным из соотношения
P≤0,5R,
где R - радиус отверстия в кольцевом электроде, см;
на промежутке плазмообразующая диафрагма - кольцевой электрод (катод и/или анод), при скорости V набегающего плазменного потока на модельное тело на промежутке диафрагма - кольцевой электрод, найденной из соотношения
Figure 00000011
где
Vкр=724 i0,22/(0,9r0)0,33 - скорость потока в критическом сечении, м/с;
Figure 00000012
- проталкивающее давление в центре отверстия диафрагмы, Па;
Pвак - давление в вакуумной камере, Па;
γ=cp/cv=1,2-1,3 - постоянная адиабаты с учетом энергии ионизации плазмы;
ω - средняя скорость уноса массы плазмообразующего материала диафрагмы, кг/с;
µµo=1,257 10-6 Гн/м;
i - ток разряда, А;
r0 - радиус отверстия в диафрагме, см;
2l0 - толщина диафрагмы, см;
R - радиус отверстия в кольцевом электроде, см;
при скорости ω уноса массы Δm плазмообразующего вещества струи выбрана из соотношения
ω=Δm/tгаз, кг/с, где
Δm=ml0/Vкрtимп - унос массы за время газообмена в отверстии диафрагмы, кг;
m - общая масса унесенных продуктов эрозии материала из отверстия в диафрагме, кг;
2l0 - толщина диафрагмы, м;
tимп - длительность импульса разряда, с;
Vкр - скорость потока в критическом сечении расходного сопла, м/с;
tгаз=l0/Vкр - время газообмена в отверстии диафрагмы, с;
и при компонентном составе потока плазмы, соответствующем выбранному составу плазмообразующего материала внутренней стенки расходного сопла в отверстии диафрагмы: химических элементов и стехиометрических коэффициентов исходной формулы вещества, а структуру возмущенной области УСС регистрируют оптическими методами по величине отхода ударной волны УСС и спектральными методами по свечению УСС;
1. A method for producing a shock-compressed plasma layer by interaction of a high-enthalpy jet with a model body located coaxially with the jet, followed by registration of the structure of the perturbed region near the model body, characterized in that a high-enthalpy jet is formed during a diaphragm jet discharge in vacuum in the flow of erosive plasma jets on the interelectrode gap under the conditions of placement of a model body with a characteristic size P found from the relation
P≤0.5R,
where R is the radius of the hole in the ring electrode, cm;
on the gap, the plasma-forming diaphragm is a ring electrode (cathode and / or anode), at a velocity V ∞ of the incident plasma flow on the model body, on the gap a diaphragm is a ring electrode, found from the relation
Figure 00000011
Where
V cr = 724 i 0.22 / (0.9r 0 ) 0.33 is the flow velocity in the critical section, m / s;
Figure 00000012
- pushing pressure in the center of the diaphragm opening, Pa;
P vak is the pressure in the vacuum chamber, Pa;
γ = c p / c v = 1.2-1.3 - adiabatic constant taking into account the plasma ionization energy;
ω is the average rate of ablation of the mass of the plasma-forming material of the diaphragm, kg / s;
µµ o = 1.257 10 -6 GN / m;
i is the discharge current, A;
r 0 is the radius of the hole in the diaphragm, cm;
2l 0 - aperture thickness, cm;
R is the radius of the hole in the ring electrode, cm;
at the velocity ω of the ablation of the mass Δm of the plasma-forming substance of the jet, it is selected from the relation
ω = Δm / t gas , kg / s, where
Δm = ml 0 / V cr t imp - weight loss during gas exchange in the diaphragm opening, kg;
m is the total mass of carried away products of erosion of the material from the hole in the diaphragm, kg;
2l 0 - the thickness of the diaphragm, m;
t imp - discharge pulse duration, s;
V cr - flow rate in the critical section of the flow nozzle, m / s;
t gas = l 0 / V cr - gas exchange time in the opening of the diaphragm, s;
and with the component composition of the plasma flow corresponding to the selected composition of the plasma-forming material of the inner wall of the flow nozzle in the diaphragm opening: chemical elements and stoichiometric coefficients of the initial formula of the substance, and the structure of the perturbed CSS region is recorded by optical methods according to the CSS shock wave and spectral methods for CSS emission;
2. Устройство для получения ударно сжатого слоя плазмы, включающее герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, установленными на оси камеры соплом и расположенным за соплом модельным телом, отличающееся тем, что в него дополнительно введена установленная между внесенными в камеру и выполненными кольцевыми электродами диафрагма, изготовленная с двумя соосными расходными соплами, и по крайней мере одно модельное тело с характерным линейным размером P, найденным из соотношения
P≤0,5R,
где R - радиус отверстия в кольцевом электроде, см;
размещено на промежутке диафрагма - кольцевой электрод (катод и/или анод) на расстоянии D1 от диафрагмы, найденном из соотношения
D1≥10r0, где
r0 - радиус отверстия в диафрагме, см;
в качестве источника питания выбран генератор импульсных токов струйного диафрагменного разряда с величиной тока разряда i (t), обеспечивающей скорость потока Vкр в критическом сечении расходного сопла, выбранную из соотношения
Vкр=724 i0,22/(0,9r0)0,33 м/с, где
i - ток разряда, А;
r0 - радиус отверстия диафрагмы, см;
давление Pкр в критическом сечении сопла, выбранное из соотношения
Figure 00000013
где
i - ток разряда, А;
r0-радиус отверстия диафрагмы, см;
2l0 - толщина диафрагмы, см;
при этом диафрагма выполнена из плазмообразующего материала заданного состава и удовлетворяет следующим условиям: отношение размеров отверстия 2r0 и толщины 2l0 диафрагмы выбрано из соотношения
2r0/2l0=1,0-2,0.
2. A device for producing a shock-compressed plasma layer, comprising a sealed discharge chamber with an electric power source, a gas-vacuum system, a model body installed on the axis of the chamber and a model body located behind the nozzle, characterized in that it is additionally inserted between the ring electrodes introduced into the chamber and made a diaphragm made with two coaxial feed nozzles and at least one model body with a characteristic linear size P found from the relation
P≤0.5R,
where R is the radius of the hole in the ring electrode, cm;
placed on the gap of the diaphragm is an annular electrode (cathode and / or anode) at a distance D 1 from the diaphragm, found from the ratio
D 1 ≥10r 0 , where
r 0 is the radius of the hole in the diaphragm, cm;
as a power source, a pulsed current generator of jet diaphragm discharge with a discharge current value i (t) providing a flow rate V cr in the critical section of the nozzle selected from the relation
V cr = 724 i 0.22 / (0.9r 0 ) 0.33 m / s, where
i is the discharge current, A;
r 0 is the radius of the aperture, cm;
pressure P cr in the critical section of the nozzle, selected from the ratio
Figure 00000013
Where
i is the discharge current, A;
r 0 is the radius of the aperture, cm;
2l 0 - aperture thickness, cm;
the diaphragm is made of a plasma-forming material of a given composition and satisfies the following conditions: the ratio of the hole sizes 2r 0 and the thickness 2l 0 of the diaphragm is selected from the ratio
2r 0 / 2l 0 = 1.0-2.0.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в камере установлены два модельных тела в катодной и анодной части, соответственно, при этом отношение размеров отверстия 2r0 и толщины 2l0 диафрагмы выбрано равным 1,0, а величина тока разряда i(t) генератора импульсных токов удовлетворяет условию
i≤1,4·106r02, А, где
r0 - радиус отверстия диафрагмы, см.
3. The device according to claim 2, characterized in that two model bodies are installed in the chamber in the cathode and anode parts, respectively, while the ratio of the hole sizes 2r 0 and the thickness 2l 0 of the diaphragm is selected to be 1.0, and the discharge current value i ( t) the pulse current generator satisfies the condition
i≤1,4 · 10 6 r 0 2 , And, where
r 0 is the radius of the aperture, see
RU2014153828/07A 2014-12-18 2014-12-18 Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation RU2590893C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014153828/07A RU2590893C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014153828/07A RU2590893C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2590893C1 true RU2590893C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56372185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014153828/07A RU2590893C1 (en) 2014-12-18 2014-12-18 Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2590893C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661345C1 (en) * 2017-03-06 2018-07-16 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Method for simulation of a shock-compressed layer in arc discharge conditions
CN110057746A (en) * 2019-04-28 2019-07-26 东华理工大学 A kind of online high temperature and pressure radiation corrosion simulation system and analogy method
RU2796514C1 (en) * 2022-02-09 2023-05-25 Акционерное общество "Научно- исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Device for simulation of shock compressed layer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261496C1 (en) * 2004-01-22 2005-09-27 Марийский государственный технический университет Mosaic target for ion-plasma application of multicomponent film coatings and its manufacturing process
WO2011014577A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 General Fusion, Inc. Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles
RU2503159C2 (en) * 2009-02-04 2013-12-27 Дженерал Фьюжен, Инк. Apparatus for compressing plasma and method of compressing plasma

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261496C1 (en) * 2004-01-22 2005-09-27 Марийский государственный технический университет Mosaic target for ion-plasma application of multicomponent film coatings and its manufacturing process
RU2503159C2 (en) * 2009-02-04 2013-12-27 Дженерал Фьюжен, Инк. Apparatus for compressing plasma and method of compressing plasma
WO2011014577A1 (en) * 2009-07-29 2011-02-03 General Fusion, Inc. Systems and methods for plasma compression with recycling of projectiles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТИРСКИЙ А.Г. Гиперзвуковая аэродинамика и тепломассообмен спускаемых космических аппаратов и планетных зондов. Москва, Физматлит, 2011. с.546. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661345C1 (en) * 2017-03-06 2018-07-16 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Method for simulation of a shock-compressed layer in arc discharge conditions
CN110057746A (en) * 2019-04-28 2019-07-26 东华理工大学 A kind of online high temperature and pressure radiation corrosion simulation system and analogy method
RU2796514C1 (en) * 2022-02-09 2023-05-25 Акционерное общество "Научно- исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Device for simulation of shock compressed layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9657725B2 (en) Ion thruster
RU2590893C1 (en) Method for producing impact-compressed plasma layer and device for its implementation
Romano System analysis and test bed for an air-breathing electric propulsion system
Möbius et al. A Spacelab experiment on the critical ionization velocity
Touzeau et al. Plasma diagnostic systems for Hall-effect plasma thrusters
Li et al. Effect of voltage on second-stage electrodes of dual-stage solid propellant pulsed plasma thruster
CN114071849A (en) Plasma generator for hypersonic target ablation diffusion object
Grinstead et al. Shock tube and ballistic range facilities at NASA Ames Research Center
Dudeck et al. Plasma propulsion for geostationary satellites for telecommunication and interplanetary missions
Usherenko et al. Powder particle flow acceleration methods for simulation of interaction with materials used in spacecrafts
Volodin et al. Optical emission study of plasma vortex rings at atmospheric pressure air
US3204527A (en) Apparatus and method for producing very high velocities
Manzon Acceleration of macroparticles for controlled thermonuclear fusion
Khramtsov et al. Physical principles of operation of a two-stage light gas magnetoplasma launcher for high-vacuum ballistic tests
Garkusha et al. EUV radiation from pinching discharges of magnetoplasma compressor type and its dependence on the dynamics of compression zone formation
Takao et al. Microplasma thruster for ultra-small satellites: Plasma chemical and aerodynamical aspects
Ho Investigation of Beamed-Microwave Plasma Generation in Supersonic Flow
Rutberg et al. New steps in EML research in Russia
Wang et al. Influence of magnetically confined plasma on the muzzle velocity of gun projectile
Adusumilli Performance Evaluation and Optimization of High Power 14.5-GHz Miniature Microwave Electrothermal Thruster
Zhang et al. Comparation of UV and IR Signatures of Rocket Plumes with Different Observation Angles
CN115450875B (en) High-speed neutral airflow generating device
Murakami et al. Downstream flow analysis of high-power helicon double gun thruster with application to spacecraft propulsion systems
Khramtsov et al. Experimental and analytical study of a two-stage light-gas magnetoplasma launcher for ballistic tests under vacuum conditions
Murakami et al. Downstream Plasma Velocity Measurement and Scaling Law of High-Power Helicon Double Gun Thruster