隆永胜, 袁竭, 姚峰, 赵顺洪, 杨斌

(中国空气动力研究与发展中心 超高速空气动力研究所, 四川 绵阳 621000)

大功率电弧加热设备能够重现飞行器热环境，近似模拟马赫数5～马赫数20，长达数十分钟的飞行时间，可广泛应用于高超声速巡航和再入飞行器的气动加热以及外形烧蚀特性研究。几乎所有航天飞机、飞船、星际探测器、各类导弹及拦截器、超燃发动机等防热材料与结构部件的试验模拟，都需要使用大功率电弧加热设备验证其传/隔热、热应力/变形、热匹配、热操纵性能以及生存能力，因此大功率电弧加热设备在航天技术中占有极其重要的地位[1-2]。

自20世纪90年代以来，世界主要航天大国均努力谋求超大功率电弧加热设备技术的突破，旨在发展大型、高压、大功率电弧加热设备，具有足够的尺度和性能开展防热材料、防热结构和燃烧室等测试研究，尤其迫切需要满足马赫数8～马赫数12高马赫数高超吸气式飞行器等测试，如燃烧稳定性和燃料混合/停留研究需在接近全尺寸的燃烧室内开展[3]。美国曾经提出发展单台或5台组合式电弧加热器构想以实现400 MW的超大功率[4]，但后来由于多种原因没有实施。超大功率电弧加热设备研发不仅涉及投资规模及工程技术问题，还有一系列关键技术需要攻克。

1 大功率电弧设备概况

电弧加热设备主要包括电弧加热器及电弧风洞，电弧风洞为电弧加热器后连接较大的膨胀喷管、试验段、扩压器、冷却器及真空排气系统组成。……