欧东斌, 曾 徽, 马汉东， 闫宪翔

(中国航天空气动力技术研究院电弧等离子应用装备北京市重点实验室, 北京 100074)

引 言

电弧等离子体通过气体电离击穿放电, 产生弧光, 获得等离子体环境, 广泛应用于垃圾焚烧、 重金属处理、 CVD热等离子体处理、 等离子体雾化等领域[1], 通过电弧等离子体加热空气介质的方式获得高温气流, 可以模拟飞行器再入的气动热环境, 是开展防热材料筛选和考核的首选地面试验模拟环境[2]. 电弧等离子体的起弧过程是气体离解和电离的过程, 氩气介质因其是单原子分子, 无需离解且电离能较低, 可以快速击穿并建立电弧通道, 目前采用真空氩气起弧方式因其起弧可靠性、 安全性和运行的方便性, 已经成为国内外电弧风洞加热设备启动运行的首选方案[3]. 同时, 随着新型高超声速飞行器的发展, 对于气动热地面试验设备模拟能力提出了更高的要求, 发展具备模拟高焓、 高压热环境的电弧加热自由射流平台是未来气动热试验设备发展的重要方向, 其中真空氩气起弧试验技术要求进一步发展为常压氩气起弧, AEDC研究中心的H3 70 MW电弧加热自由射流设备, 采用常压氩气起弧方式可以实现高焓叠片式电弧加热器常压启动, 对于开展高焓(≥10 MJ/kg)、 高压(≥10 MPa)端头烧蚀试验具有重要意义[4]. 目前国内缺乏这一类型的常压叠片式电弧加热设备, 中国航天空气动力技术研究院正在开展真空-常压(100 Pa～0.1 MPa)起弧试验技术的研究, 进一步要求……