RU72759U1

RU72759U1 - GAS-DYNAMIC INSTALLATION

Info

Publication number: RU72759U1
Application number: RU2007148717/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Калинин; Юрий Емельянович Ушаков; Татьяна Петровна Сапарина; Ирина Станиславовна Железнякова
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2008-04-27

Abstract

Полезная модель - газодинамическая установка относится к области гиперзвуковой аэродинамики и радиационной плазмодинамики и предназначена для изучения физических процессов генерации ударных волн и теплового широкополосного излучения в средах конечного давления. Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в построении системы гиперзвуковой аэродинамики для исследования в свободномолекулярном потоке течения плазмы в неоднородных магнитных полях, обнаружения и визуализации бесстолкновительных ударных волн, дальних ионизированных следов за моделью гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА). Газодинамическая установка (ГУ) включает гиперзвуковую аэродинамическую трубу (ГАТ) с оптическими окнами и цифровую вычислительную машину (ЦВМ). В ГАТ установлены баллон с высоким давлением газа, регулирующий дроссель, электродуговой подогреватель, дозирующее устройство, первичное сверхзвуковое сопло, магнитогидродинамический (МГД) - ускоритель с управляющими электрическими обмотками, вторичное сопло, рабочая часть ГАТ, внутри которой размещена исследуемая модель гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА), система электромагнитной подвески модели (СЭМП) с силовыми и контрольными электрическими обмотками, установленными снаружи на рабочей части ГАТ над моделью ГЛА, выходное сопло, вакуумная камера. При этом ЦВМ соединена первыми входами через блок формирования импульсов с ионными зондами, установленными в рабочей части ГАТ, вторыми входами - через преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей с управляющими электрическими обмотками МГД - ускорителя, третьими входами - через преобразователь сигналов и преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей с контрольными электрическими обмотками СЭМП. В ГУ снаружи на A useful model is a gasdynamic installation, which belongs to the field of hypersonic aerodynamics and radiation plasma dynamics and is designed to study the physical processes of generation of shock waves and thermal broadband radiation in finite pressure media. The technical result, which is claimed by the claimed utility model, is to build a hypersonic aerodynamics system for studying in a free molecular stream plasma flow in inhomogeneous magnetic fields, detecting and visualizing collisionless shock waves, long-distance ionized traces of a model of a hypersonic aircraft (GLA). Gas-dynamic installation (GU) includes a hypersonic wind tunnel (GAT) with optical windows and a digital computer (digital computer). A high-pressure gas cylinder, a regulating throttle, an electric arc heater, a metering device, a primary supersonic nozzle, a magnetohydrodynamic (MHD) accelerator with control electric windings, a secondary nozzle, and a working part of the GAT are installed inside the GAT, inside which the investigated model of a hypersonic aircraft is located ), model electromagnetic suspension system (SEMP) with power and control electric windings installed externally on the working part of the GAT above the GLA model, the output with flat vacuum chamber. In this case, the digital computer is connected by the first inputs through the pulse generation unit with ion probes installed in the working part of the GAT, the second inputs through the signal converter of the electromagnetic field measurement unit with the control electric windings of the MHD accelerator, and the third inputs through the signal converter and signal converter of the electromagnetic measurement unit fields with control electric windings SEMP. In the GU outside on

рабочей части ГАТ установлены перед моделью ГЛА установка сильноточных ускорителей, а за моделью ГЛА у первого оптического окна ГАТ - установка комбинационного рассеяния света (КРС), а у второго оптического окна ГАТ - рентгеновская установка. При этом КРС содержит лазер видимого диапазона излучения, оптически связанный с зачерненной трубой, а через спектрограф - с фотоэлектронным усилителем (ФЭУ), подключенным к анализатору импульсов. Рентгеновская установка содержит электронную пушку с генератором высоковольтных импульсов, оптически связанную с электронной ловушкой, а через сцинтилляционный счетчик - с ФЭУ, подключенным к анализатору импульсов. Причем установка КРС и рентгеновская установка через анализаторы импульсов соединены соответственно с четвертыми и пятыми входами ЦВМ, шестые входы которой связаны через преобразователь сигналов и высоковольтный выпрямитель с сильноточными ускорителями. 1 п.ф., 2 фиг.the working part of the GAT was installed in front of the GLA model with the installation of high-current accelerators, and behind the GLA model at the first optical window of the GAT, a Raman scattering (Raman) installation, and at the second optical window of the GAT, an X-ray installation. In this case, the cattle contains a laser of the visible radiation range, optically coupled to a blackened tube, and through a spectrograph, a photoelectronic amplifier (PMT) connected to a pulse analyzer. The X-ray unit contains an electron gun with a high-voltage pulse generator, optically coupled to an electron trap, and through a scintillation counter, with a PMT connected to a pulse analyzer. Moreover, the cattle installation and X-ray installation through pulse analyzers are connected respectively to the fourth and fifth inputs of the digital computer, the sixth inputs of which are connected through a signal converter and a high-voltage rectifier with high-current accelerators. 1 pf, 2 fig.

Description

Полезная модель - газодинамическая установка относится к области гиперзвуковой аэродинамики и радиационной плазмодинамики и предназначена для изучения физических процессов генерации ударных волн и теплового широкополосного излучения в средах конечного давления.A useful model is a gasdynamic installation, which belongs to the field of hypersonic aerodynamics and radiation plasma dynamics and is designed to study the physical processes of generation of shock waves and thermal broadband radiation in finite pressure media.

Известна крупноразмерная гиперзвуковая аэродинамическая труба (АДТ) Т-117, (см. Г.С.Бюшгенс, Е.Л.Берджицкий, ЦАГИ - центр авиационной науки, М. «Наука», 1993 г.), позволяющая проводить исследования аэродинамических и тепловых характеристик моделей различных гиперзвуковых летательных аппаратов при достаточно полном геометрическом подобии моделей и натуры. Аэродинамический контур трубы Т-117 включает электродуговой подогреватель, рабочую часть - круг ⌀ 1 м, теплообменник, вакуумную емкость, отсечные задвижки, эжекторы, сверхзвуковое сопло, сверхзвуковой диффузор.The large-sized hypersonic wind tunnel (ADT) T-117 is known (see G.S. Byushgens, E.L. Berdzhitsky, TsAGI - Center for Aviation Science, M. "Science", 1993), which allows the study of aerodynamic and thermal characteristics of models of various hypersonic aircraft with a fairly complete geometric similarity of models and nature. The aerodynamic circuit of the T-117 pipe includes an electric arc heater, the working part is a круг 1 m circle, a heat exchanger, a vacuum tank, shut-off valves, ejectors, a supersonic nozzle, and a supersonic diffuser.

Гиперзвуковая труба Т-117 труба периодического действия, использующая сжатый воздух высокого давления, аккумулированный в баллонах емкостью 10 м³ каждый.Hypersonic pipe T-117 pipe of periodic action, using high-pressure compressed air, accumulated in cylinders with a capacity of 10 m ³ each.

Необходимая степень сжатия в трубе создается, с одной стороны, высоким давлением торможения в форкамере трубы (от 40 до 280 атм.) и, с другой стороны, использованием четырехступенчатой системы эжекторов или вакуумной емкости объемом 3000 м³ с начальным разряжением до 0,01 мм рт.ст., создающих необходимое разряжение за одним из трех нерегулируемых диффузоров.The necessary degree of compression in the pipe is created, on the one hand, by high braking pressure in the tube chamber (from 40 to 280 atm.) And, on the other hand, by using a four-stage system of ejectors or a vacuum tank with a volume of 3000 m ³ with an initial discharge of up to 0.01 mm Hg, creating the necessary vacuum for one of the three unregulated diffusers.

Продолжительность одного испытания при работе с системой эжекторов - до 3 мин., с вакуумной емкостью - 1,5 мин.The duration of one test when working with the ejector system is up to 3 minutes, with a vacuum capacity of 1.5 minutes.

Труба имеет набор профильных осесимметричных сверхзвуковых сопл с выходным диаметром 1,0 м, рассчитанных на реализацию чисел М на The pipe has a set of profile axisymmetric supersonic nozzles with an output diameter of 1.0 m, designed to realize the numbers M on

выходе из сопла в диапазоне от 10 до 20. Диапазон чисел R_e от 0,15·10⁶ до 4,8·10⁶ (отнесено к 1 м).the exit from the nozzle in the range from 10 to 20. The range of numbers R _e from 0.15 · 10 ⁶ to 4.8 · 10 ⁶ (assigned to 1 m).

Для предотвращения конденсации воздуха в рабочей части при разгоне его до заданных сверхзвуковых скоростей осуществляется предварительный нагрев рабочего газа до температуры в форкамере 1200-2000К с помощью электродугового подогревателя мощностью 25000квт.To prevent air condensation in the working part when it is accelerated to the given supersonic speeds, the working gas is pre-heated to a temperature in the prechamber of 1200-2000K using an electric arc heater with a power of 25000 kW.

Рабочая часть трубы выполнена по схеме камеры Эйфеля с охлаждаемыми стенками и оборудована двумя быстродействующими механизмами ввода испытываемой модели в поток.The working part of the pipe is made according to the scheme of the Eiffel chamber with cooled walls and is equipped with two high-speed mechanisms for introducing the tested model into the stream.

Труба оснащена быстродействующим измерительно-информационным комплексом в составе: тензометрических весов на разные случаи нагружения модели, датчиков давления и температуры, оптических средств визуализации потока, систем сбора и обработки информации с использованием средств вычислительной техники. Процесс эксперимента автоматизирован. Выходная информация выдается в виде таблиц и графиков. В гиперзвуковой аэродинамической трубе Т-117 могут проводиться следующие виды эксперимента:The pipe is equipped with a high-speed measuring and information complex consisting of: tensometric scales for various cases of model loading, pressure and temperature sensors, optical flow visualization tools, information collection and processing systems using computer technology. The experiment process is automated. The output is given in the form of tables and graphs. The following types of experiments can be carried out in a T-117 hypersonic wind tunnel:

- определение суммарных аэродинамических характеристик моделей летательных аппаратов и их элементов;- determination of the total aerodynamic characteristics of aircraft models and their elements;

- определение распределения давления и тепловых потоков по поверхности моделей;- determination of the distribution of pressure and heat fluxes on the surface of the models;

- визуализация картины обтекания с помощью интерферометра сдвига;- visualization of the flow pattern using a shear interferometer;

- физические исследования.- physical research.

Однако, состав и возможности данной экспериментальной базы не отражает особенность гиперзвукового диапазона скоростей полета -невозможность моделирования в наземных условиях свободномолекулярного течения газа в магнитогидродинамических полях, процессов ионизации около гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА).However, the composition and capabilities of this experimental base does not reflect the peculiarity of the hypersonic range of flight speeds — the inability to simulate in the terrestrial conditions the free molecular gas flow in magnetohydrodynamic fields, ionization processes near a hypersonic aircraft (GLA).

Известна газодинамическая установка, см. В.И.Виноградов, Ж.Вернье, М.А.Каракин, Н.П.Филиппов и др. «Экспериментальное моделирование A well-known gas-dynamic installation, see V.I. Vinogradov, J. Vernier, M.A. Karakin, N.P. Filippov and others. "Experimental modeling

бесстолкновительных ударных волн на установке «плазменный фокус»», РНЦ «Курчатовский Институт», 2003 г.Collisionless shock waves at the Plasma Focus facility, RRC Kurchatov Institute, 2003

Эксперименты выполнены на установке плазменный фокус (ПФ), где амплитуда разрядного тока составляла 3 МА; рабочий газ - неон при давлении 0,5-1 Торр. Фарфоровый цилиндр диаметром 40 см и высотой 40 см был установлен на верхней крышке разрядной камеры установки ПФ для исследования взаимодействия плазменных потоков с магнитным полем. Использовались различные системы для создания поперечного магнитного поля: на основе электромагнитов (В=0÷±500 Гс) и на основе редкоземельных магнитов (В=2500 Гс). Для определения плотности и температуры фоновой плазмы и плазменного потока использовались методы оптической спектроскопии. Для определения формы плазменного потока, а также его скорости в области взаимодействия применялись фотоэлектронные усилители (ФЭУ) с горизонтальной и вертикальной щелью. Основным методом определения средней на пролетной базе скорости потока являлись коллимированные световые зонды. Показания двух световых зондов, разнесенных на небольшое расстояние, также использовались для определения мгновенной скорости в области взаимодействия. Для регистрации изменения магнитного поля во фронте ударной волны использовался магнитооптический зонд. Экспериментальные условия на ПФ позволили обеспечить бесстолкновительное движение плазменных потоков со скоростью ~10⁷ см/с. Направленное движение потока позволило моделировать формирование квазиперпендикулярных бесстолкновительных ударных волн с числом Альфеновского Маха М до 10. Показано сжатие магнитного поля во фронте ударной волны и диссипация энергии плазменного потока.The experiments were performed on a plasma focus (PF) setup, where the amplitude of the discharge current was 3 MA; working gas - neon at a pressure of 0.5-1 Torr. A porcelain cylinder with a diameter of 40 cm and a height of 40 cm was installed on the top cover of the discharge chamber of the PF installation to study the interaction of plasma flows with a magnetic field. Various systems were used to create a transverse magnetic field: based on electromagnets (B = 0 ÷ ± 500 G) and based on rare earth magnets (B = 2500 G). Optical spectroscopy methods were used to determine the density and temperature of the background plasma and plasma flow. To determine the shape of the plasma stream, as well as its velocity in the interaction region, photoelectronic amplifiers (PMTs) with horizontal and vertical slits were used. The main method for determining the average flow velocity at the span base was collimated light probes. The readings of two light probes spaced a short distance were also used to determine the instantaneous velocity in the interaction region. To record changes in the magnetic field in the front of the shock wave, a magneto-optical probe was used. The experimental conditions on the PF made it possible to ensure a collisionless motion of plasma flows with a velocity of ~ 10 ⁷ cm / s. Directional flow motion made it possible to simulate the formation of quasiperpendicular collisionless shock waves with Mach Alfenowski number M up to 10. Compression of the magnetic field at the front of the shock wave and dissipation of the plasma flow energy are shown.

Однако, установка ПФ не позволяет проводить исследования -моделирование процессов обтекания моделей ГЛА плазменным потоком в виду ограниченного объема рабочей камеры конструкции, ограниченных числах М и времени проведения эксперимента.However, the installation of the PF does not allow for research-modeling of the processes flowing around the GLA models with a plasma stream in view of the limited volume of the working chamber of the structure, the limited numbers M and the time of the experiment.

Известна АДТ с магнитогидродинамическим (МГД)-ускорителем Фарадея (см. Г.С.Бюшгенс, В.В.Сычев, Е.Л.Берджицкий и др., ЦАГИ -основные этапы научной деятельности 1968-1993 г, стр.396.), взятая за прототип. АДТ содержит последовательно расположенные электродуговой подогреватель, дозирующее устройство, первичное сверхзвуковое сопло, МГД - ускоритель, вторичное сопло, рабочую часть, эжекторы.Known ADT with magnetohydrodynamic (MHD) accelerator Faraday (see G.S.Byushgens, V.V. Sychev, E.L. Berdzhitsky and others, TsAGI - the main stages of scientific activity 1968-1993, p. 396.) taken as a prototype. ADT contains a sequentially located electric arc heater, a metering device, a primary supersonic nozzle, an MHD accelerator, a secondary nozzle, a working part, and ejectors.

В гиперзвуковой АДТ определяются распределение давления по поверхности моделей, величина отхода и форма ударной волны, величины помех и статических давлений в потоке в месте расположении моделей, энтальпии торможения и степени возможного отклонения от термодинамического равновесия состояния газа на выходе из сопла. Собственное свечение газа фиксируется через интерференционные светофильтры. Для определения положения ударной волны в условиях сильного собственного свечения газа используется теневая установка, основанная на использовании эффекта аномальной дисперсии.In a hypersonic ADT, the pressure distribution over the surface of the models, the magnitude of the deviation and the shape of the shock wave, the amount of interference and static pressures in the flow at the location of the models, the braking enthalpy, and the degree of possible deviation from the thermodynamic equilibrium of the state of the gas at the exit of the nozzle are determined. The intrinsic luminescence of the gas is fixed through interference filters. To determine the position of the shock wave under conditions of strong intrinsic luminescence of the gas, a shadow installation is used, based on the use of the anomalous dispersion effect.

Однако, данная установка не позволяет создавать физическую модель обтекания тел в термодинамически неравновесной разряженной газовой среде. Данный метод не пригоден для измерений в потоках при возникновении бесстолкновительных ударных волн и ионизации около ГЛА.However, this setup does not allow creating a physical model of the flow around bodies in a thermodynamically nonequilibrium discharged gaseous medium. This method is not suitable for measurements in flows in the event of collisionless shock waves and ionization near the GLA.

Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, состоит в построении системы гиперзвуковой аэродинамики для исследования в свободномолекулярном потоке течения плазмы в неоднородных магнитных полях, обнаружения и визуализации бесстолкновительных ударных волн (БУВ), дальних ионизированных следов за моделью ГЛА.The technical result, which the claimed utility model aims to achieve, consists in constructing a hypersonic aerodynamics system for studying in a free molecular stream plasma flow in inhomogeneous magnetic fields, detecting and visualizing collisionless shock waves (BWW), long-distance ionized tracks behind the GLA model.

Существенные признаки.Essential features.

Для получения указанного технического результата в газодинамическую установку, включающую гиперзвуковую аэродинамическую трубу (ГАТ) с оптическими окнами, в которой To obtain the specified technical result in a gas-dynamic installation, including a hypersonic wind tunnel (GAT) with optical windows, in which

установлены баллон с высоким давлением газа, регулирующий дроссель, электродуговой подогреватель, дозирующее устройство, первичное сверхзвуковое сопло, магнитогидродинамический (МГД)-ускоритель с управляющими электрическими обмотками, вторичное сопло, рабочая часть ГАТ, внутри которой размещена исследуемая модель гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА), система электромагнитной подвески модели (СЭМП) с силовыми (электропитанием) и контрольными электрическими обмотками, установленными снаружи на рабочей части ГАТ над моделью ГЛА, выходное сопло, вакуумная камера, и цифровую вычислительную машину (ЦВМ), соединенную первыми входами через блок формирования импульсов с ионными зондами, установленными в рабочей части ГАТ, вторыми входами - через преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей с управляющими электрическими обмотками МГД - ускорителя, третьими входами - через преобразователь сигналов и преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей с контрольными электрическими обмотками СЭМП, снаружи на рабочей части ГАТ установлены перед моделью ГЛА установка сильноточных ускорителей, а за моделью ГЛА у первого оптического окна ГАТ - установка комбинационного рассеяния света (КРС), содержащая лазер видимого диапазона излучения, оптически связанный с зачерненной трубой, а через спектрограф - с фотоэлектронным усилителем (ФЭУ), подключенным к анализатору импульсов, а у второго оптического окна ГАТ - рентгеновская установка, содержащая электронную пушку с генератором высоковольтных импульсов, оптически связанную с электронной ловушкой, а через сцинтилляционный счетчик - с ФЭУ, подключенным к анализатору импульсов, причем установка КРС и рентгеновская установка через анализаторы импульсов соединены соответственно с четвертыми и пятыми входами ЦВМ, шестые входы которой связаны через преобразователь сигналов и высоковольтный выпрямитель с сильноточными ускорителями.a high-pressure gas cylinder was installed, a regulating throttle, an electric arc heater, a dosing device, a primary supersonic nozzle, a magnetohydrodynamic (MHD) accelerator with control electric windings, a secondary nozzle, and a working part of the GAT, inside which the investigated model of a hypersonic aircraft (GLA) is placed, model electromagnetic suspension system (SEMP) with power (power supply) and control electric windings installed externally on the working part of the GAT above the GLA model, an output nozzle, a vacuum chamber, and a digital computer (digital computer) connected by the first inputs through a pulse forming unit with ion probes installed in the working part of the GAT, the second inputs through a signal converter of the electromagnetic field measuring unit with control electric windings of the MHD accelerator, third inputs - through the signal converter and the signal converter of the unit for measuring electromagnetic fields with control electric windings SEMP, on the outside of the working part of the GAT is installed In front of the GLA model, installation of high-current accelerators, and behind the GLA model at the first GAT optical window, is a Raman installation (Raman) containing a visible-range laser optically coupled to a blackened tube and, through a spectrograph, a photoelectric amplifier (PMT) connected to the pulse analyzer, and at the second GAT optical window there is an X-ray unit containing an electron gun with a high-voltage pulse generator, optically coupled to the electron trap, and through a scintillation counting chik — with a photomultiplier connected to a pulse analyzer, and the Raman installation and X-ray unit through pulse analyzers are connected respectively to the fourth and fifth inputs of the computer, the sixth inputs of which are connected through a signal converter and a high-voltage rectifier with high-current accelerators.

Перечень фигур на чертежах.The list of figures in the drawings.

Для пояснения сущности полезной модели на фиг.1 приведена функциональная схема газодинамической установки, где изображены:To clarify the essence of the utility model, figure 1 shows a functional diagram of a gas-dynamic installation, which shows:

1 - баллон с высоким давлением газа;1 - cylinder with high gas pressure;

2 - регулирующий дроссель;2 - regulating throttle;

3 - электродуговой подогреватель;3 - electric arc heater;

4 - дозирующее устройство;4 - dosing device;

5 - первичное сверхзвуковое сопло;5 - primary supersonic nozzle;

6 - магнитогидродинамический (МГД)-ускоритель Фарадея с управляющими электрическими обмотками - 7;6 - magnetohydrodynamic (MHD) - Faraday accelerator with control electric windings - 7;

8 - вторичное сопло;8 - secondary nozzle;

9 - рабочая часть гиперзвуковой аэродинамической трубы (ГАТ);9 - the working part of the hypersonic wind tunnel (GAT);

10 - силовые электрические обмотки системы электромагнитной подвески модели (СЭМП);10 - power electrical windings of the electromagnetic suspension system of the model (SEMP);

11 - исследуемая модель гиперзвукового летательного аппарата;11 - investigated model of a hypersonic aircraft;

12 - выходное сопло;12 - output nozzle;

13 - вакуумная емкость;13 - vacuum container;

14 - лазер видимого диапазона излучения;14 - laser of the visible range of radiation;

15 - электронная пушка с генератором высоковольтных импульсов;15 - electron gun with a generator of high voltage pulses;

16,18 - сильноточные ускорители;16.18 - high-current accelerators;

17 - ионные зонды;17 - ion probes;

19, 25 - преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей;19, 25 - signal converter unit for measuring electromagnetic fields;

20 - цифровая вычислительная машина (ЦВМ);20 - digital computer (digital computer);

21, 22 - анализатор импульсов (преобразователь сигналов);21, 22 - pulse analyzer (signal converter);

23, 27 - фотоэлектронный усилитель (ФЭУ);23, 27 - photoelectronic amplifier (PMT);

24 - блок формирования импульсов;24 - block forming pulses;

26 - сцинтилляционный счетчик;26 - scintillation counter;

28 -спектрограф;28 spectrograph;

29 - электронная ловушка (коллектор электронов);29 - electronic trap (electron collector);

30 - зачерненная труба;30 - blackened pipe;

31 - контрольные электрические обмотки СЭМП;31 - control electric windings SEMP;

32 - преобразователь сигналов;32 - signal converter;

33, 34 - первое и второе оптические окна в рабочей части ГАТ;33, 34 - the first and second optical windows in the working part of the GAT;

35 - высоковольтный выпрямитель;35 - high voltage rectifier;

36 - схема Аркадьева - Маркса - генератор высоковольтных импульсов;36 - Arkadyev-Marx circuit - high-voltage pulse generator;

37 - промежуточный накопительный элемент;37 - intermediate storage element;

38 - электроды двойной формирующей линии;38 - electrodes of a double forming line;

39 - трансформирующая линия передачи;39 - transforming transmission line;

40 - катод высоковольтного вакуумного диода;40 - cathode of a high voltage vacuum diode;

41 - анод высоковольтного вакуумного диода;41 - anode of a high voltage vacuum diode;

42 - камера вывода-ввода пучка;42 - camera output-input beam;

43 - преобразователь сигналов.43 - signal converter.

На фиг.2 изображен механизм рассеяния лазерного луча на фронте бесстолкновительной ударной волны. Фронт волны изображен в виде цилиндрического слоя 44.Figure 2 shows the mechanism of scattering of a laser beam at the front of a collisionless shock wave. The wave front is depicted as a cylindrical layer 44.

Газодинамическая установка (ГУ) включает гиперзвуковую аэродинамическую трубу (ГАТ) с оптическими окнами и цифровую вычислительную машину (ЦВМ) 20. В ГАТ установлены баллон с высоким давлением газа 1, регулирующий дроссель 2, электродуговой подогреватель 3, дозирующее устройство 4, первичное сверхзвуковое сопло 5, магнитогидродинамический (МГД)-ускоритель 6 с управляющими электрическими обмотками 7, вторичное сопло 8, рабочая часть ГАТ 9, внутри которой размещена исследуемая модель гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА) 11, система электромагнитной подвески модели (СЭМП) с силовыми 10 и контрольными 31 электрическими обмотками, установленными снаружи на рабочей части ГАТ 9 над моделью ГЛА 11, выходное сопло 12, вакуумная камера 13. При этом ЦВМ 20 соединена Gas dynamic installation (GU) includes a hypersonic wind tunnel (GAT) with optical windows and a digital computer (CVM) 20. The GAT is equipped with a high-pressure gas cylinder 1, a regulating throttle 2, an electric arc heater 3, a metering device 4, a primary supersonic nozzle 5 magnetohydrodynamic (MHD) accelerator 6 with control electric windings 7, a secondary nozzle 8, the working part of the GAT 9, inside which the investigated model of a hypersonic aircraft (GLA) 11 is placed, an electric system agnitnoy suspension model (Emergency medical) with power control 10 and 31 of electrical windings mounted on the outside of the working part 9 of the HAT model SFA 11, outlet nozzle 12, vacuum chamber 13. In this case, the digital computer 20 is connected

первыми входами через блок формирования импульсов 24 с ионными зондами 17, установленными в рабочей части ГАТ 9, вторыми входами -через преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей 19 с управляющими электрическими обмотками 7 МГД- ускорителя 6, третьими входами - через преобразователь сигналов 32 и преобразователь сигналов блока измерения электромагнитных полей 25 с контрольными электрическими обмотками 31 СЭМП. В ГУ снаружи на рабочей части ГАТ 9 установлены перед моделью ГЛА 11 установка сильноточных ускорителей 16,18, а за моделью ГЛА 11 у первого оптического окна ГАТ 33 - установка комбинационного рассеяния света (КРС), а у второго оптического окна ГАТ 34 - рентгеновская установка. При этом КРС содержит лазер видимого диапазона излучения 14, оптически связанный с зачерненной трубой 30, а через спектрограф 28 - с фотоэлектронным усилителем (ФЭУ) 27, подключенным к анализатору импульсов 21. Рентгеновская установка содержит электронную пушку 15 с генератором высоковольтных импульсов, оптически связанную с электронной ловушкой 29, а через сцинтилляционный счетчик 26 - с ФЭУ 23, подключенным к анализатору импульсов 22. Причем установка КРС и рентгеновская установка через анализаторы импульсов 21, 22 соединены соответственно с четвертыми и пятыми входами ЦВМ 20, шестые входы которой связаны через преобразователь сигналов 43 и высоковольтный выпрямитель 35 с сильноточными ускорителями 16,18.the first inputs through the pulse generating unit 24 with ion probes 17 installed in the working part of the GAT 9, the second inputs through the signal converter of the electromagnetic field measuring unit 19 with control electric windings 7 of the MHD accelerator 6, and the third inputs through the signal converter 32 and the signal converter unit for measuring electromagnetic fields 25 with control electric windings 31 SEMP. A high-current accelerator 16.18 was installed in front of the GLA 11 in the GU on the working part of the GAT 9, and a Raman installation for Raman 11 at the first GAT 33 optical window, and an X-ray installation at the second GAT 34 optical window . In this case, the cattle contains a laser of the visible radiation range 14, which is optically coupled to the blackened tube 30, and through a spectrograph 28, to a photoelectronic amplifier (PMT) 27, connected to the pulse analyzer 21. The x-ray system contains an electron gun 15 with a high-voltage pulse generator, which is optically coupled to electron trap 29, and through a scintillation counter 26, with a PMT 23 connected to a pulse analyzer 22. Moreover, the cattle installation and the X-ray unit through pulse analyzers 21, 22 are connected respectively to the four for rich and fifth inputs of the digital computer 20, sixth inputs which are connected through a signal converter 43 and a high voltage rectifier 35 to high current accelerators 16.18.

Газодинамическая установка работает следующим образом.Gas-dynamic installation operates as follows.

Моделирование гиперзвукового полета требует воспроизведения в ГАТ давлений торможения от долей до сотен МПа и температур торможения до 10⁴K. При гиперзвуковых числах Маха интенсивно растут потери полного давления при торможении потока и соответственно потребные перепады давления в ГАТ. При числах Маха>4,5 воздух в ГАТ необходимо нагревать для предотвращения его конденсации, так при М=10 нагревать до 10³K, при М=20 - до (2,5÷2,8)·10³К. Максимальное давление в ГАТ с электродуговым Simulation of hypersonic flight requires reproducing in the GAT braking pressures from fractions up to hundreds of MPa and braking temperatures up to 10 ⁴ K. At hypersonic Mach numbers, the total pressure losses during flow braking intensively increase and, accordingly, the required pressure drops in the GAT. At Mach numbers> 4.5, the air in the GAT must be heated to prevent its condensation, so at M = 10 heat up to 10 ³ K, at M = 20 - up to (2.5 ÷ 2.8) · 10 ³ K. Maximum pressure in GAT with electric arc

подогревателем 3 равно 18-20 МПа, что позволяет моделировать полет гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) на больших высотах. Большой перепад давлений, необходимый для гиперзвуковых АДТ, обеспечивается вакуумной камерой 13.heater 3 is equal to 18-20 MPa, which allows you to simulate the flight of hypersonic aircraft (GLA) at high altitudes. A large pressure drop required for hypersonic ADT, is provided by a vacuum chamber 13.

Взаимодействие потоков в ГАТ при визуализации реализуется путем изменения скорости плазменного потока в МГД-ускорителе 6. Этим процессом управляет ЦВМ 20, которая через преобразовательный блок 19 соединена с управляющими электрическими обмотками 7 МГД-ускорителя 6, а через блок 24 связана с ионными зондами 17. Ионные зонды 17 используются для определения концентрации и температуры электронов путем измерения силы тока, идущего на электроды, погруженные в плазму при различных подаваемых на него напряжениях. Конструктивно ионный зонд выполнен в виде отдельных датчиков или гребенок для измерения профиля концентрации ионов.The interaction of flows in the GAT during imaging is realized by changing the plasma flow velocity in the MHD accelerator 6. This process is controlled by a digital computer 20, which is connected through the converter unit 19 to the control electric windings 7 of the MHD accelerator 6, and through the block 24 it is connected to ion probes 17. Ion probes 17 are used to determine the concentration and temperature of electrons by measuring the current flowing to the electrodes immersed in the plasma at various voltages supplied to it. Structurally, the ion probe is made in the form of separate sensors or combs for measuring the ion concentration profile.

Встречные пучки (ВП) сильноточных ускорителей электронов 16,18, ускоренные до заданной энергии, движутся под малым углом 2-3° навстречу друг другу, взаимодействуя на участке встречи. Максимальная энергия реакции при столкновении встречных частиц с одинаковыми значениями импульсов равна сумме энергий обеих частиц.Colliding beams (VP) of high-current electron accelerators 16.18, accelerated to a given energy, move at a small angle of 2-3 ° towards each other, interacting in the meeting area. The maximum reaction energy in the collision of oncoming particles with the same momentum is equal to the sum of the energies of both particles.

ε_r=ε₁+ε₂, при ε_1,2≫m_1,2c² ε _r = ε ₁ + ε ₂ , at ε _1,2 ≫m _1,2 c ²

ε_r=2р₀c, где m₁, m₂- массы покоя сталкивающихся частиц, p₀ - импульсы.ε _r = 2р ₀ c, where m ₁ , m ₂ are the rest masses of colliding particles, p ₀ are momenta.

Эффект встречи пучков ограничен действием пространственного заряда пучка и внутренним рассеянием. В режиме встречи двух пучков появляются эффекты взаимодействия частиц одного пучка с электромагнитными полями другого пучка.The effect of encountering beams is limited by the action of the space charge of the beam and internal scattering. When two beams meet, the effects of the interaction of particles of one beam with the electromagnetic fields of the other beam appear.

Эффективность установок с ВП характеризуется высокой светимостью L, величиной, равной числу событий, происходящих в единицу времени при столкновении двух пучков и единичном сечении взаимодействия, что дает The efficiency of airborne installations is characterized by a high luminosity L, a value equal to the number of events occurring per unit time during the collision of two beams and a single interaction cross section, which gives

возможность получения данных о структуре дальнего ионизированного следа за моделью ГЛА.the possibility of obtaining data on the structure of the far ionized wake behind the GLA model.

Сильноточные ускорители (СУ) 16,18 - установки для получения сильноточных пучков (электронов), создающих ток I>10⁵ эв. СУ 16,18 содержат источник импульсов высокого напряжения, высоковольтный выпрямитель 35 и высоковольтный вакуумный диод 40-41, на который это напряжение подается и в межэлектродном промежутке которого происходит ускорение. СУ является ускорителем прямого действия, в котором частицы получают весь прирост энергии за один проход через ускоряющий промежуток - высоковольтный вакуумный диод 40-41, на электроде которого они и образуются.High-current accelerators (CS) 16.18 - installations for producing high-current beams (electrons) generating a current I> 10 ⁵ eV. SU 16.18 contain a source of high voltage pulses, a high-voltage rectifier 35 and a high-voltage vacuum diode 40-41, to which this voltage is supplied and in the interelectrode gap of which acceleration occurs. SU is a direct-action accelerator in which particles receive the entire energy gain in one pass through the accelerating gap - a high-voltage vacuum diode 40-41, on the electrode of which they are formed.

Источником электронов или отрицательных ионов служит плазма, образующаяся за несколько нс на катоде в результате взрывной электронной эмиссии, когда при достижении средней напряженности поля на катоде ~10⁵ в/см происходит тепловой взрыв его микронеоднородностей.The source of electrons or negative ions is a plasma formed in a few ns at the cathode as a result of explosive electron emission, when, when the average field strength at the cathode reaches ~ 10 ⁵ V / cm, a thermal explosion of its microinhomogeneities occurs.

Образовавшиеся на катоде 40 и аноде 41 слои плазмы расширяются со скоростью V=(2÷3)·10⁶ см/с, межэлектродный промежуток (d - от нескольких мм до нескольких см) сокращается в течение импульса. В высоковольтном вакуумном диоде 40-41 с электродами в виде двух плоских дисков радиуса R течет равномерно распределенный ток I. Через время t_к=d/2V оба слоя плазмы соединяются и диод закорачивается.The plasma layers formed at the cathode 40 and anode 41 expand with a speed of V = (2 ÷ 3) · 10 ⁶ cm / s, the interelectrode gap (d - from several mm to several cm) is reduced during the pulse. In a high-voltage vacuum diode 40-41 with electrodes in the form of two flat disks of radius R, a uniformly distributed current flows I. After a time t _k = d / 2V, both plasma layers are connected and the diode is shorted.

Сильноточный пучок (СП) - энергоноситель в данной схеме с быстрой кумуляцией энергии, длительность импульса от 10 нс до 10 мкс. Источником энергии электронного СП является высоковольтный вакуумный диод 40-41, работающий в режиме ограничения тока пространственным зарядом. Длительность импульса определяется временем перекрытия диодного промежутка 40-41 приэлектродной плазмы. При повышении анодного напряжения на электродах размером d/R, диод переходит в режим сильного сжатия потока собственным магнитным полем - пинча («шнура»).High-current beam (SP) is an energy carrier in this circuit with fast energy accumulation, pulse duration from 10 ns to 10 μs. The energy source of an electronic SP is a 40-41 high-voltage vacuum diode operating in the mode of limiting current by a spatial charge. The pulse duration is determined by the overlap time of the diode gap 40-41 of the near-electrode plasma. With increasing anode voltage on electrodes of size d / R, the diode switches to the mode of strong compression of the flow with its own magnetic field - a pinch (“cord”).

В генераторе мощных высоковольтных импульсов 35-36 первичное накопление энергии осуществляется в высоковольтном выпрямителе 35 в конденсаторах при напряжении до ~100 кв, после чего следует увеличение напряжения коммутацией конденсаторной батареи из параллельного соединения в последовательные - в схеме Аркадьева - Маркса 36. При длительности импульса больше времени работоспособного состояния диода 40-41 введен усилитель мощности в канале, выполненном в виде отрезков линии передачи 37-38-39, погруженных в диэлектрик для увеличения удельной энергоемкости. Для этого используется жидкий диэлектрик - трансформаторное масло, не «запоминающее» пробоев тока и имеющее высокую электрическую прочность при длительности импульса меньше 1 мкс. Для большого напряжения и больших токов используется двойная линия 38 (линия Блюмляйна), создающая удвоение напряжений на нагрузке, которой служит диод 40-41.In the generator of powerful high-voltage pulses 35-36, the primary energy storage is carried out in the high-voltage rectifier 35 in the capacitors at a voltage of up to ~ 100 kV, followed by an increase in voltage by switching the capacitor bank from parallel to series - in the Arkadyev-Marx 36 circuit. When the pulse duration is longer the working state of the diode 40-41, a power amplifier is introduced in the channel, made in the form of segments of the transmission line 37-38-39, immersed in a dielectric to increase the specific energy capacities. For this, a liquid dielectric is used - transformer oil, which does not “memorize” current breakdowns and has high dielectric strength with a pulse duration of less than 1 μs. For large voltages and high currents, a double line 38 (Blumlein line) is used, which creates a doubling of the voltage at the load, which is diode 40-41.

Установка КРС (14-33-30-28-27-21) дает возможность определить и зафиксировать параметры бесстолкновительных ударных волн (БУВ) на фоне засветки потока плазмы, характеристики которой (скорость потока, распределение частиц плазмы по скоростям и др.) определяются с помощью рентгеновской установки (15-34-29-26-23-22).The KRS installation (14-33-30-28-27-21) makes it possible to determine and fix the parameters of collisionless shock waves (BWW) against the background of exposure to a plasma stream, whose characteristics (flow velocity, plasma particle velocity distribution, etc.) are determined with using an x-ray machine (15-34-29-26-23-22).

Взаимодействие между потоком газа из баллона 1 и магнитным полем СЭМП 10, 31 характеризуется произведением магнитного числа Рейнольдса и отношения плотности магнитной энергии к кинетической. Когда эта величина становится достаточно большой, то изменяется скорость при проникновении волны в поле. Образовавшаяся в ГАТ ударная волна проходит через область с полем и с большой скоростью двигается вдоль трубы. На фронте бесстолкновительной ударной волны, распространяющейся поперек магнитного поля, возбуждаются интенсивные ионно-звуковые колебания, обнаруживаемые с помощью использования спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) рубинового лазера (λ≅7000A°) на турбулентных флюктуациях плазмы.The interaction between the gas flow from the cylinder 1 and the magnetic field of the SEMP 10, 31 is characterized by the product of the magnetic Reynolds number and the ratio of the magnetic energy density to the kinetic. When this value becomes sufficiently large, then the velocity changes when the wave penetrates into the field. The shock wave formed in the GAT passes through the field with the field and moves with great speed along the pipe. Intense ion-sound vibrations are detected at the front of a collisionless shock wave propagating across the magnetic field, which are detected using Raman spectroscopy (Raman) of a ruby laser (λ °7000A °) using turbulent plasma fluctuations.

Спектроскопия КРС - исследование колебательного и вращательного КРС, при которых акт преобразования первичного светового потока сопровождается переходом рассеивающих молекул на другие колебательные и вращательные уровни. При этом в спектре рассеяния, помимо несмещенной линии, содержатся новые линии, частоты которых представляют собой комбинации из частоты падающего света и частот колебательных или вращательных переходов рассеивающих молекул.Raman spectroscopy is a study of vibrational and rotational Raman spectroscopy, in which the act of converting the primary light flux is accompanied by the transition of scattering molecules to other vibrational and rotational levels. In this case, in addition to the unbiased line, the scattering spectrum contains new lines whose frequencies are combinations of the frequency of the incident light and the frequencies of the vibrational or rotational transitions of the scattering molecules.

Интенсивный пучок света лазера концентрируется на потоке плазмы в рабочей части ГАТ и попадает для гашения переотражений в зачерненную трубу 30. Рассеянный свет наблюдается под углом рассеяния θ (обычно θ=90°) к направлению падающего луча. При КРС изменение частоты первичного излучения сопровождается переходом рассеивающих молекул на другие колебательные или вращательные уровни. При КРС происходит поглощение кванта ℏω первичного света частоты ω и испускание кванта ℏω' частоты ω'. При этом система под действием кванта с энергией ℏω не переходит в возбужденное электронное состояние даже на очень короткое время, поэтому энергия ℏω первичного кванта может быть значительно меньше энергии ℏω_e кванта, способного перевести молекулу из основного электронного состояния ε_эо в возбужденное электронное состояние ε_э1.An intense laser light beam is concentrated on the plasma stream in the working part of the GAT and enters the blackened tube 30 to suppress re-reflections. Scattered light is observed at a scattering angle θ (usually θ = 90 °) to the direction of the incident beam. In cattle, a change in the frequency of primary radiation is accompanied by a transition of scattering molecules to other vibrational or rotational levels. In cattle, absorption of a quantum ℏω of primary light of frequency ω occurs and emission of a quantum ℏω of frequency ω 'occurs. The system under the action of quanta of energy ℏω not in an excited electronic state even for a very short time, so the energy ℏω of the primary photon may be significantly less ℏω _e energy quantum capable transfer molecule from the ground electronic state ε _eo to an excited electronic state ε _A1 .

Если в плазме существуют флюктуации с частотой ω и волновым вектором К, то при падении на нее электромагнитной волны с частотой ω_i и волновым вектором К_i, возникает рассеянная волна с частотой ω_s=ω_i±ω и волновым вектором К_s=К_i±К, фиг.2, где показана часть фронта цилиндрической ударной волны и направление падающей и рассеянной волны. Сдвиг частоты при рассеянии лазерного света очень мал, и поэтому , так что , где θ - угол между К_s и К_i. Фиксируя направление наблюдения с помощью детекторов, можно тем самым фиксировать значение вектора К. При наблюдении рассеяния в определенном направлении можно указать на флюктуацию, с каким волновым вектором она If there are fluctuations in the plasma with a frequency ω and a wave vector K, then when an electromagnetic wave with a frequency ω _i and a wave vector K _{i is} incident on it, a scattered wave with a frequency ω _s = ω _i ± ω and a wave vector K _s = K _i ± K, figure 2, which shows a portion of the front of a cylindrical shock wave and the direction of the incident and scattered waves. The frequency shift during laser light scattering is very small, and therefore , so that where θ is the angle between K _s and K _i . By fixing the direction of observation with the help of detectors, we can thereby fix the value of K. When observing scattering in a certain direction, we can indicate the fluctuation with which wave vector it

будет происходить. Измеренный сдвиг частоты хорошо соответствует частоте ионно-звуковых колебаний с вектором . Большая ширина линии рассеяния обусловлена тем, что радиус падающего луча сравним с толщиной фронта ударной волны. В спектре присутствует либо только красный, либо только фиолетовый сателлит - спектральная линия. Это значит, что колебания, распространяющиеся навстречу движению электронов, отсутствуют (не возбуждаются).will be. Measured frequency shift well corresponds to the frequency of ion-sound vibrations with a vector . The large width of the scattering line is due to the fact that the radius of the incident beam is comparable with the thickness of the shock front. In the spectrum there is either only red or only purple satellite - the spectral line. This means that the oscillations propagating towards the motion of the electrons are absent (not excited).

Спектральное разложение рассеянного света осуществляется спектрографом 28 - прибором с большой светосилой и достаточно большой дисперсией. Регистрация спектров осуществляется фотоэлектрическим методом - ФЭУ 27. В спектрографе 28 световой сигнал вырезается щелью диафрагмы и далее разлагается в спектр. Рабочая длина волны попадает на фотокатод ФЭУ - 27, где преобразуется в электрический сигнал в блоке 21 и проходит в ЦВМ - 20.The spectral decomposition of scattered light is carried out by spectrograph 28 — an instrument with a large aperture and a sufficiently large dispersion. Spectra are recorded by the photoelectric method — PMT 27. In spectrograph 28, the light signal is cut out by the diaphragm slit and then decomposed into a spectrum. The working wavelength falls on the photocathode of the PMT - 27, where it is converted into an electrical signal in block 21 and passes to a digital computer - 20.

При исследованиях газовых потоков излучение, индуцируемое электронным пучком, маскируется собственным излучением плазмы или фоновым свечением. Рентгеноэлектронный метод измерения локальной плотности разреженного газа, основан на линейной зависимости интенсивности тормозного рентгеновского излучения, генерируемого в зоне прохождения электронного пучка, от плотности плазмы в зоне. Высокое пространственное разрешение обеспечивается регистрацией излучения из малой области, ограниченной сечением пучка. При взаимодействии быстрых электронов с атомами происходит генерация рентгеновского излучения вследствие ударной ионизации с внутренних оболочек атома с последующим испусканием γ - квантов. В рабочей части ГАТ 9 установлен металлический фланец - электронная ловушка 29 - под углом θ=90° к оптическому окну 34 с отверстием для ввода электронного пучка, генерируемого электронной пушкой 15. Газоразрядная импульсная электронная пушка 15, герметично In studies of gas flows, the radiation induced by the electron beam is masked by its own plasma radiation or background emission. The X-ray electron method for measuring the local density of a rarefied gas is based on a linear dependence of the intensity of the bremsstrahlung x-ray generated in the zone of passage of the electron beam on the plasma density in the zone. High spatial resolution is ensured by recording radiation from a small region limited by the beam cross section. In the interaction of fast electrons with atoms, x-ray radiation is generated due to impact ionization from the inner shells of the atom, followed by the emission of gamma rays. In the working part of the GAT 9, a metal flange is installed - an electronic trap 29 - at an angle θ = 90 ° to the optical window 34 with an opening for introducing the electron beam generated by the electron gun 15. The gas-discharge pulsed electron gun 15 is hermetically sealed

соединенная с рабочей частью ГАТ 9, способна давать электронный пучок силой до 10 А. Пучок пронизывает трубу в поперечном направлении, по вертикали.connected to the working part of the GAT 9, it is capable of producing an electron beam with a force of up to 10 A. The beam penetrates the tube in the transverse direction, vertically.

Для регистрации рентгеновского излучения используются сцинтилляционные счетчики, имеющие большую скорость счета. Амплитуда выходного сигнала счетчика пропорциональна энергии квантов. Основными элементами сцинтилляционного счетчика 26 являются: прозрачный сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 23, оптическая система для сочленения сцинтиллятора и ФЭУ 23. Счетчик 26 имеет удовлетворительную величину светового и энергетического выхода, спектральный состав излучения люминесценции. Счетчик выполнен на основе йодистого натрия, активизированного таллием, и имеет время высвечивания 2,5·10^-7 с. Квантовый выход фотокатода, спектральная характеристика, интегральная и общая чувствительность ФЭУ 23 приемлемы для счетчика 26. Электронная пушка 15 - источник излучения - и сцинтилляционный счетчик 26 разделены окном 34. Счетчик 26 монтируется в светонепроницаемом корпусе с окном, закрытым алюминиевой фольгой толщиной 0,1 мм.Scintillation counters having a high counting rate are used to record X-ray radiation. The amplitude of the output signal of the counter is proportional to the energy of quanta. The main elements of the scintillation counter 26 are: a transparent scintillator, a photomultiplier tube (PMT) 23, an optical system for combining the scintillator and a PMT 23. The counter 26 has a satisfactory light and energy output, and the spectral composition of luminescence radiation. The counter is made on the basis of sodium iodide activated by thallium, and has a luminescence time of 2.5 · 10 ^-7 s. The quantum output of the photocathode, the spectral characteristic, the integrated and overall sensitivity of the PMT 23 are acceptable for the counter 26. The electron gun 15 — the radiation source — and the scintillation counter 26 are separated by a window 34. The counter 26 is mounted in an opaque case with a window covered with 0.1 mm aluminum foil .

Измерение плотности газа в гиперзвуковых потоках отличается отсутствием зависимости от температуры газа, применимостью в самосветящихся потоках, использованием простых градуированных зависимостей. Регистрируется тормозное рентгеновское излучение, генерируемое зондирующим электронным пучком, и связанное с местной плотностью газа. Применение импульсной электронной пушки 15 и сцинтилляционного счетчика 26 на базе ФЭУ 23 позволяет достичь высокого временного разрешения.Measurement of gas density in hypersonic flows is characterized by the absence of dependence on gas temperature, applicability in self-luminous flows, and the use of simple graded dependences. X-ray bremsstrahlung generated by a probing electron beam and associated with the local gas density is recorded. The use of a pulsed electron gun 15 and a scintillation counter 26 based on a PMT 23 allows one to achieve a high temporal resolution.

Claims

Gas-dynamic installation (GU), including a hypersonic wind tunnel (GAT) with optical windows, in which a high-pressure gas cylinder is installed, a regulating throttle, an electric arc heater, a metering device, a primary supersonic nozzle, a magnetohydrodynamic (MHD) accelerator with control electric windings, the secondary nozzle, the working part of the GAT, inside which the investigated model of the hypersonic aircraft (GLA) is located, the model’s electromagnetic suspension system (SEMP) with power control electric windings installed externally on the working part of the GAT above the GLA model, an output nozzle, a vacuum chamber, and a digital computer (digital computer) connected by the first inputs through the pulse forming unit with ion probes installed in the working part of the GAT, and the second inputs through the converter signals of the electromagnetic field measuring unit with the control electric windings of the MHD accelerator, the third inputs through the signal converter and the signal converter of the electro measuring unit of electromagnetic fields with control electric windings of SEMP, characterized in that in it outside on the working part of the GAT there are installed high-current accelerators in front of the GLA model, and behind the GLA model at the first optical window of the GAT there is a Raman installation (Raman) containing a laser of the visible radiation range optically connected to a blackened tube, and through a spectrograph to a photoelectronic amplifier (PMT) connected to a pulse analyzer, and at the second optical window of the GAT, an X-ray unit containing a throne gun with a high-voltage pulse generator, optically coupled to an electron trap, and through a scintillation counter, to a PMT connected to a pulse analyzer, and the Raman setup and X-ray setup through pulse analyzers are connected respectively to the fourth and fifth inputs of a digital computer, the sixth inputs of which are connected through a converter signals and a high-voltage rectifier with high-current accelerators.