Исследование мощных импульсных разрядов в плотных газовых средах для создания аппаратуры на базе импульсных генераторов плазмы

• Автор: Савватеев, Александр Федорович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 263 с. : ил.

1. КОНСТРУКЦИЯ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ПЛАЗМОТРОНОВ

1.1. ИП СО СТЕРЖНЕВЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

1.2. ИП С КОАКСИАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

1.3. Коаксиальные ИП с фиксированной длиной дуги

1.4. Коаксиальные ИП с самоустанавливающейся длиной дуги

1.5. Характеристика элементов МИП

1.5.1. Особенности конструкции МИП

1.5.2. Источники питания МИП

1.5.3. Параметры дуги

1.5.4. Теплообмен

1.5.5. Методы диагностики

1.6. Области применения ИП
1.7. Выводы
2. УСКОРИТЕЛИ
2.1. Электроразрядный ускоритель
2.2. Электротермический ускоритель
2.3. Выводы
3. СТЕНД ИМПУЛЬСНЫХ ПЛАЗМОТРОНОВ
3.1. Общая характеристика стенда
3.2. Источник энергии
3.2.1. Конденсаторная ячейка
3.2.2. Модуль
3.2.3. Токовый коллектор
3.2.4. Зарядное устройство
3.2.5. Системы контроля и управления
3.3. Система регистрации и обработки экспериментальных данных
3.4. Баллистическая трасса
3.5. Диагностическая камера
3.5.1. Конструкция диагностической камеры
3.5.2. Виды оптических измерений, проводимых на диагностической камере
3.5.3. Эксперименты по изучению движения дуги
3.6. Выводы
4. УСТАНОВКИ, СОЗДАННЫЕ НА ОСНОВЕ ИП
4.1. Комбинированный ускоритель
4.1.1. Недостатки ЛТП и ЭРУ и возможности оптимизации характеристик ускорителей
4.1.2. Конструкция установки
4.1.3. Результаты эксперимента
4.1.4. Выводы
4.2. УСТЛНОВКЛ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ ПОТОКОВ ГАЗА
4.3. Установка для исследования разряда в сверхплотном газе
4.3.1. Конструкция установки
4.3.2. Порядок проведения экспериментов
4.3.3. Результаты эксперимента
4.3.4. Анализ результатов
4.4. Оценка параметров дуги
4.5. Выводы
5. ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
5.1. Применимость ЭРУ для исследования высокоскорос тного соударения
5.2. Аэродинамическое проектирование метаемого тела
5.2.1. Анализ существующих способов
5.2.2. Исследование аэродинамики тел с передней срывной зоной
5.3. Исследование высокоскоростного взаимодействия тел различной формы с полубесконечной преградой
5.4. Высокоскоростное многоэлементное взаимодействие
5.5. Высокоскоростное взаимодействие с песком
5.6. Высокоскоростное рикошетирование
5.7. Выводы
6. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ГИПЕРСКОРОСТНОЙ УСКОРИТЕЛЬ
6.1. Конструкция гиперскоростпоео ускорителя
6.2. Результаты эксперимента
6.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Получение плотной низкотемпературной плазмы изучение её свойств и создание установок па базе источников низкотемпературной плазмы является в настоящее время одной из актуальных задач. Естественно, что разработка и создание генераторов плазмы различного типа, обладающих требуемыми параметрами, определяет ход дальнейших исследований в этих областях. Импульсные плазмотроны (ИП) являются электрофизическими устройствами, предназначенными для генерации низкотемпературной плазмы в течение коротких промежутков времени при высоком уровне вводимой энергии. Конструктивно ИГ1 состоит из импульсного источника питания и самого генератора плазмы. При работе ИП происходит преобразование электрической энергии источника питания во внутреннюю энергию плазмы за счет дугового нагрева плазмообразующего вещества. В качестве плазмообразующих веществ, кроме газов, могут использоваться жидкости и твердые тела, которые в процессе нагрева переходят в газообразное состояние.
Первыми устройствами, созданными на базе ИП, следует считать сверх- и гиперзвуковые аэродинамические трубы. Необходимость их создания была вызвана быстрым развитием авиационно-космической техники. Эти трубы вплоть до настоящего времени остаются наиболее удобными установками, позволяющими исследовать аэродинамику летательных аппаратов при числах Маха выше 10. В последующие годы спектр применения ИП значительно расширился. Возрастающий в настоящее время интерес к импульсной технике определяется как быстро развивающимися плазменными технологиями, так и удобством использования ИГ1 при проведении целого ряда научных исследований, таких как: изучение свойств мощного электрического разряда в плотных средах, изучение излучательной способности электрической дуги в видимой, ультрафиолетовой и рентгеновской областях, гиперскоростное ускорение тел, создание газодинамических лазеров, исследование высокоскоростного взаимодействия, моделирование условий входа
начальном давлении рабочего газа до 40 МПа; конструкция камеры должна предусматривать удобство и безопасность в обслуживании, а также легкость разборки и замены поврежденных частей в случае аварийной ситуации. Во всех ускорителях использовалась коаксиальная электродная система с самоустанавливающейся длиной дуги, обеспечивающая наиболее эффективное преобразование энергии электрической дуги во внутреннюю энергию рабочего газа [23, 25-27, 45-47]. Центральный электрод, изолированный от корпуса камеры, являлся катодом. Заземленный корпус разрядной камеры являлся анодом. Результаты проведенных исследований [25, 48] эрозии электродов показали, что катодная эрозия в несколько раз меньше анодной (рис. 2.2. и 2.З.), что и послужило причиной такого выбора полярности электродной системы (учитывая, что площадь поверхности и масса анода в этом случае в несколько раз больше, чем у катода).
9,0
1 7’5‘ 1 I
2 6>0 ■

I 4’5'
I 3,0- —

о,о • —4——I———I——*—I———I
МИД ВНДС ВНЖ Мо Сталь Материал катода
Рис. 2.2. Удельная эрозия материала катода.