电热化学发射中等离子体发生器放电特性的实验研究

从实验方面研究了电热化学发射中等离子体发生器随毛细管的几何尺寸和ＰＦＮ网络的初始充电电压等参数变化的放电规律，结果将有助于改进等离子体发生器的设计和提高放电的效能。     

电热化学炮点火方式实验研究

对比实验表明，利用与等离子体发生器联结的中空管结构从弹丸底部点燃推进剂，不仅可以提高弹丸的出口动通顺学能降低膛内的压力；如果单纯依靠增加电源系统的初始电能提高弹丸的出口动能，其副作用是增加了膛内压力。研究结果表明，推进剂点火结构的合理设计对提高电热化学炮的发射效率有重要意义。     

非平衡等离子体对甲烷——氧扩散火焰影响的实验研究

利用自主设计的等离子喷注器采用介质阻挡放电方式产生非平衡等离子体,首先利用纹影技术、热电偶、单点红外测温等多种诊断方法实验研究了纯氧放电等离子体的电学特性、热效应及气动效应,然后通过可见光和化学自发辐射成像技术获得了火焰形态及特征参数,详细分析了等离子体对甲烷--纯氧扩散火焰形态和释热的影响,并计算了放电功率及费效比. 结果表明, 燃烧导致放电电流显著增大,其中电压幅值与氧气流速对放电电流大小的影响规律正好相反;与空气等离子体相比, 相同流量与电压条件下氧等离子体放电功率较高,但其发光强度明显较弱; 氧等离子体热效应微弱, 对燃烧的影响可以忽略,放电反应中释热过程主要由含氧组分决定;放电产生了具有3个速度分量的诱导射流, 增大了氧射流角,且电压越大越显著.等离子体主要通过气动效应改变了燃料与氧化剂的掺混,使得一定条件下火焰变得更稳定、释热更强.在所研究的范围内等离子体作用的费效比最低仅为2.2％,大流量、小混合比更有利.      

非平衡等离子体对甲烷–氧扩散火焰影响的实验研究

利用自主设计的等离子喷注器采用介质阻挡放电方式产生非平衡等离子体,首先利用纹影技术、热电偶、单点红外测温等多种诊断方法实验研究了纯氧放电等离子体的电学特性、热效应及气动效应,然后通过可见光和化学自发辐射成像技术获得了火焰形态及特征参数,详细分析了等离子体对甲烷–纯氧扩散火焰形态和释热的影响,并计算了放电功率及费效比.结果表明,燃烧导致放电电流显著增大,其中电压幅值与氧气流速对放电电流大小的影响规律正好相反;与空气等离子体相比,相同流量与电压条件下氧等离子体放电功率较高,但其发光强度明显较弱;氧等离子体热效应微弱,对燃烧的影响可以忽略,放电反应中释热过程主要由含氧组分决定;放电产生了具有3个速度分量的诱导射流,增大了氧射流角,且电压越大越显著.等离子体主要通过气动效应改变了燃料与氧化剂的掺混,使得一定条件下火焰变得更稳定、释热更强.在所研究的范围内等离子体作用的费效比最低仅为2.2%,大流量、小混合比更有利.     

第9届全苏低温等离子体发生器学术会议

会议于1983年10月在苏联伏龙芝市举行,是1963年新西伯利亚第1届会议以来的20周年纪念。苏联44个城市143个科研、敦育、科研-生产联合体等单位300余名代表出席。200余篇报告涉及气体放电等离子体的理论与实验研究,电极现象的探讨,等离子体诊断方法和仪器的介绍,各类等离子体发生器的研究及应用,以及等离子体工艺过程的自动化等。分析世界等离子体技术发展的形势可知,等离子体化工和冶金的巨大飞跃和普遍应用业已成熟。为使等离子体工艺和技术达到最佳指标及等离子体发生器可靠应用和工艺流程顺利      

磁场中正柱非线性理论的自洽解

本文讨论磁场中中等低气压弧光放电与辉光放电的正柱理论。文献[1]是给定放电中间参数后,假定中性气体运动,研究放电现象.本文仍假定中性气体运动,但给出初始放电参数,补充两个积分关系,建立了初始放电参数与中间参数的关系。给出这个问题完整的数学提法。用数值方法求解。文献[1]相当于第一次迭代。结果表明,这种改进是必要的.     

螺旋波等离子体放电特性研究进展

螺旋波等离子体是目前低温等离子体产生密度最高的等离子体源之一,在材料处理、薄膜沉积、宇航推进、磁约束聚变以及基础等离子体物理研究等领域都有很大的应用潜力.近年来国内外研究者普遍关注这种高密度等离子体源,一方面人们对螺旋波等离子体的放电理论缺乏深入的认识,对等离子体激发和传播过程中能量的吸收存在多种假设,比较认可的是螺旋波等离子体通过螺旋波与TG波耦合效应实现能量沉积;另一方面,螺旋波等离子体放电过程中会表现出许多独特的现象,如低场峰、模式跃迁、无电流双层结构等,无法给出统一的解释,对这些放电特性的研究无疑有助于加深对螺旋波等离子体放电机制的理解.文章从放电机制和放电特性两方面出发回顾了近15年来螺旋波等离子体基础研究进展,总结了螺旋波等离子体放电过程中的低场峰现象、模式跃迁和无电流双层现象等研究结果.围绕螺旋波等离子体放电特性研究,展望了未来的研究重点,为理解螺旋波等离子体能量耦合机制,实现工业应用提供支撑.     

基于光学诊断的某新型含铝推进剂燃烧特性分析

为探究某新型含铝固体推进剂燃烧特性和规律,在模拟固体发动机的高压条件下,采用可调功率激光器结合高速摄影、发射光谱等光学诊断技术对该新型含铝固体推进剂开展了系统的点火及燃烧过程研究。通过对该推进剂的点火延迟、退移速率、燃烧温度以及团聚物颗粒尺寸的定量测量和分析,明确了该推进剂的点火延迟量级;证实此推进剂的退移速率严格遵循Summerfield燃速公式;判断出其最高燃烧温度高于3 300 K,且随压力增大而升高;通过对燃烧过程中发光凝聚相产物面积的量化分析得出推进剂产物中团聚物粒径尺寸受环境参数的影响规律。     

双环状电极大气压等离子体射流的时间分辨诊断

大气压等离子体射流在众多领域中发挥着至关重要的作用,其中,拥有双环状电极结构的射流装置表现十分突出,此类装置具有结构简单、放电稳定的优势,并且产生的射流长度较长、温度较低.本工作利用ICCD相机采集技术,对高频高压交流电源驱动的双环状电极等离子体射流进行了纳秒级时间分辨诊断.研究发现,在一个完整的放电周期内,存在两个明显的放电阶段,分别位于外加电压的正、负半周期的峰值附近,并且在正半周期的放电阶段中,亮度、射流长度、放电发展速度均明显强于负半周期,值得注意的是,仅在负半周期的放电阶段中,才能观察到等离子体离开管口自主向前传播的现象.本工作对于了解等离子体动力学过程,揭示等离子体的行为规律及优化等离子体设备等诸多方面有积极地推动作用.     

含RDX四组元HTPB固体推进剂的冲击起爆特性研究

为了研究含RDX四组元HTPB固体推进剂的冲击起爆行为和在低温条件下的适应性,在常温和低温条件下,对该固体推进剂进行了冲击加载拉氏分析实验。采用锰铜压力计测量了推进剂中不同位置处的压力变化历程,采用电离探针测量了固体推进剂的爆速。分析了固体推进剂的爆轰成长规律,获得了推进剂的临界起爆压力、爆速、爆压和爆轰成长距离等爆轰特征参量。通过对比不同条件下的特征参量发现,低温对固体推进剂的冲击起爆特性影响较小。此外,还对固体推进剂的冲击起爆过程进行了数值模拟,标定了固体推进剂点火增长模型的反应速率方程参数和推进剂的未反应JWL状态方程参数。     

多孔发射药等离子体增强燃速

利用密闭爆发器实验系统进行了等离子体增强4/7高固体发射药燃速特性的实验研究。采用等离子体发生器的电能利用效率来表征密闭爆发器内输入的等离子体能量,拟合了考虑压力梯度影响和电功率增强的固体发射药瞬态燃速公式。根据实验数据得到4/7高固体发射药的电功率燃速增强因子为0.005 MW-1。与Woodley燃速公式相比,瞬态燃速公式与实验压力曲线符合程度更高,能够更精确地描述固体发射药在等离子体作用下的燃烧过程。     

一种排气式膛压模拟装置

为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线,进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究,提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置。结合发射药燃烧理论和等熵流动模型,建立了排气式膛压模拟过程的数学模型。基于理想气体假设,利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律,并与理论结果对比,确定了流量系数。分别根据76和155 mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则,对模拟装置性能参数进行了优化设计。优化结果表明,获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求,峰值压力达到300 MPa,压力大于30 MPa历时10 ms以上。验证实验结果表明:压力曲线有良好的重复性,且与理论结果一致,装置工作可靠性高;以排放发射药气体方式模拟膛压曲线是可行的。     

Cathode spots on electrode slag films in an open-cycle MHD generator

A study has been made of the function of the electrodes (cathodes) in an open-cycle MHD generator for several different reasons [1–3], because the electrode processes have marked effects on the erosion and electrical characteristics of the electrodes. The specific features of the conditions in an MHD generator channel include, particularly, the high-temperature plasma composed of combustion products together with the deposition of potassium salts on the electrodes. These factors have a marked effect on the behavior of the cathode spots. In the case of an MHD generator fueled by coal, the plasma contains the incombustible mineral part of the fuel (ash). Therefore, the electrode surfaces receive not only potash salts, but also slag, which consists of various refractory oxides that differ from the potassium compounds in electrical conductivity, thermal conductivity, and emissivity. These films may substantially affect the parameters of the cathode spots, and hence the erosion, and the values may differ substantially from those given in [3]. We have examined the major features of the cathode spot behavior for an open-cycle MHD generator fueled by coal.Translated from Zhurnal Prikladnoi Mekhaniki i Tekhnicheskoi Fiziki, No. 4, pp. 29–33, July–August, 1976.     

固体发射药等离子体点火过程及弹道效应分析

总结了常规火炮点火的现状,分析了固体药电热化学炮（ＳＰＥＴＣ）点火的潜在优势,并对等离子体点火过程中存在的燃速增强机理进行了讨论。作为等离子体点火的弹道效应分析,利用电热增强固体药内弹道、等离子体发生器、脉冲功率源三者的耦合编码,计算了不同点火功率、不同毛细管径对ＳＰＥＴＣ炮弹道性能的影响。     

Projectile dynamics at low barrel pressures

A mathematical model for a projectile shot at low pressures in the space behind the projectile space is developed. The pressure rise is limited because of the nonsimultaneity of propellant ignition and combustion and the discharge of the propellant combustion products through the gap between the projectile and the walls of the gun barrel. The kinetic characteristics of flame propagation over the propellant particles are determined. A comparison of calculation and experimental data is performed. The calculation results are used in designing 2A85 self-propelled launchers and upgrading 2A30 self-propelled launchers. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 48, No. 6, pp. 44–49, November–December, 2007.     

含能液滴间相互作用对着火、燃烧过程的影响

在控制再生式液体发射药火炮燃烧稳定性的背景下，采用挂滴装置和高速摄影系统开展了 ＨＡＮ基液体发射药 ＬＰ１８４６液滴组内部相互作用对着火、燃烧过程影响的研究。观测了液满间相互作用对它们所经历的四个特征过程的影响。定量测试液滴组平均着火延迟期、着火温度等特性参数与环境温度和液滴中心间距的关系。实验发现:在一定条件下，液滴组将出现聚并现象。最后．建立了一个工程简化模型，理论计算与实验数据吻合较好。这个工作对控制燃烧稳定性和抑制压力振荡有一定的指导意义。     

Theory of nonsteady propellant combustion. Combustion in the presence of harmonically varying pressure

It is shown that in order to construct a theory of nonsteady propellant combustion it is necessary to know the steady-state dependences of the burning rate u₀ °, surface temperature T_s °, and flame temperature T_F ° on the external parameters and the initial temperature of the propellant. The combustion processes in an unbounded space, when one of the external parameters varies according to a harmonic law, are examined within the framework of such a theory.Translated from Zhumal Prikladnoi Mekhaniki i Tekhnicheskoi Fiziki, No. 5, pp. 60–69, September–October, 1971.     

喷嘴结构对液氧煤油火箭发动机高频燃烧不稳定性的影响

为了筛选高压补燃循环液氧煤油火箭发动机的喷嘴,在喷注单元低压高频燃烧不稳定性模拟实验系统上开展实验,研究了喷嘴结构对燃烧稳定性边界的影响。实验使用气态空气与氧气的混合物作为氧化剂,加热的煤油蒸汽作为燃料;喷嘴为全尺寸气液同轴直流离心式喷嘴,模拟燃烧室与真实燃烧室的固有声学频率相等。根据测量模拟燃烧室内的脉动压力区分大幅振荡、小幅振荡和稳定工作。研究结果表明,喷嘴长度、缩进室长度和入口节流嘴直径对高频燃烧不稳定性裕量有很大影响,并存在相对最佳值。