静电电磁脉冲辐射场诱发针-球电极结构放电试验

针对当前国内外诱发静电放电（ESD）研究较少的实际情况,为了解自然环境下静电放电辐射场诱发放电的基本特性,进一步分析诱发放电的特征规律,建立了大气条件下诱发放电试验系统。主要采取理论分析、试验验证的方式,对静电放电辐射场诱发针-球电极结构放电的基本规律进行摸索,初步得出了诱发放电的基本规律。研究结果表明：在外界条件一定的情况下,随着辐射场强的不断增大,放电重复频率不断增大;在辐射场强一定的情况下,随着高压源电压的不断增大,诱发放电重复频率不断增大;在外界环境条件一定的情况下,能够确定该条件下的诱发放电唯一阈值。这些试验规律的取得,为真空条件下的诱发放电特性研究提供了试验方法和理论依据,对开展航天器运行环境中的诱发放电研究和防护方法设计具有重要意义。     

“高压放电”对空气作用的试验研究

为了进一步提高＂高压放电＂对空气加速的能力,采用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）技术,研究了电极形状、电极电压、电极间距、布置方式等激励参数对气流的加速度和最终速度的作用规律。研究表明,采用针式电极能获得较高的极间空气诱导速度。研究结果为进一步提高诱导空气速度,掌握高效的流动控制技术奠定了基础。     

电火花加工放电状态特性试验研究

电火花加工间隙放电状态对加工质量有重要影响,为了避免电弧等不正常放电,放电状态检测系统需要根据不同的放电特性对放电状态进行鉴别.针对此问题,采用单脉冲放电法进行试验,探究火花放电和电弧放电的不同特性.在不同试验条件下,分别对两种放电电压波形进行快速傅里叶变换,发现在较低频段内,火花放电的频率幅值与电弧放电存在明显差异,...     

超声速气流中纳秒脉冲放电特性实验研究

产生超声速导电流体是开展磁流体（MHD）动力技术实验研究的前提,低温超声速条件下产生大体积均匀等离子体有效可行的方法之一是纳秒脉冲介质阻挡放电。介绍了基于马赫数为3吸气式双喉道风洞的超声速纳秒脉冲介质阻挡放电实验系统的基本组成、设计原理和运行情况,分别在静止和马赫数为3超声速条件下对气体电离,测量分析电压和电流波形。得到以下结论：风洞稳定工作时间约为16 s,满足超声速气体放电实验的可靠进行和数据的有效采集;实验条件下,纳秒脉冲介质阻挡放电气体击穿与电场强度值有关,而与电场强度变化率无关;实验条件下,着火电压大小受超声速气流密度波动影响显著,而受气流速度影响较小。另外,气体击穿后的放电状态受超声速气流影响小;气体击穿时刻的电流峰值受着火电压和实验环境中随机自由电子数共同影响。     

碳纤维增强复合材料的单脉冲放电凹坑特性研究

通过单脉冲放电试验对碳纤维增强复合材料(CFRP)的放电凹坑特性进行了试验研究,发现不同碳纤维排布方向上放电凹坑形状和个数不同,电极与碳纤维垂直时出现多个凹坑的概率高达86%,并分析了多个放电凹坑产生的原因。     

消融控制电弧等离子体发生器放电特性的实验研究

通过衬套材料消融补充等离子体从而控制电弧生长的技术具有很好的应用前景。利用一个总贮能８００ｋＪ的模块化电容基脉冲功率源系统为消融控制电弧等离子体发生器强流放电提供电能输入,在一定的参数变化范围内,实验研究了脉冲功率源初始放电参数、等离子体发生器几何参数以及消融材料对消融控制电弧放电特性的影响规律。借助于理论分析,也可定性获得消融控制电弧等离子体压力和温度对上述影响参量变化的依赖关系。     

高速电弧放电加工SiC/Al的放电作用力特性研究

基于压电传感器,测量和研究了高速电弧放电加工Si C/Al的作用力。分析了作用力的波形特征,对比了不同放电介质中的作用力。研究了作用力的频率特性、以及作用力受脉冲宽度、峰值电流和放电电压的影响趋势,揭示了作用力与电弧放电加工时材料抛出过程的关系,给出了高速电弧放电加工航空航天Si C/Al薄壁零件时,降低作用力的可行措施。     

射频自体辉光放电辅助电子束沉积的放电特性与离子分布研究

为了克服电子束蒸镀技术的不足,提高蒸镀薄膜与基体的膜基结合力,通过增加射频线圈的方法,在电子束蒸镀沉积过程中实现了射频自体辉光放电。研究了放电参数对射频辉光放电反射功率的影响规律,结果表明采用3匝直径82mm的射频线圈条件下,最佳放电距离为100cm。电子束流在160mA以上时,起辉较容易,但是电子束流大于200mA后,蒸镀的膜层容易脱落。通过静电探针分析发现,放电产生的等离子体中离子密度高于1.0×1010atom/cm3,射频功率的增大提高了真空室中各个位置处的离子密度,尤其是线圈中心位置,导致了真空室中离子密度径向位置的不均匀性。当射频功率为170W时,各位置的离子密度急剧增加。     

基于有限元分析的激波管电晕放电单元设计及特性分析

为在激波管中研究等离子体对碳氢燃料点火延迟时间的影响,基于有限元分析方法,模拟了在激波管末端面使用同轴放电的方式对激波管壁进行放电,计算了放电过程中的电参数,相比圆柱形电极,带尖端的放电电极更容易在局部产生更高的电场强度。内径10cm的圆筒中,对于直径1cm的电极,附加100k V的电压周围最大电场强度为176k V/cm。对于顶端带尖端的电极,尖端处的最大电场强度达到了435k V/cm。而对于侧面带尖端的电极,尖端处的最大电场强度约为250k V/cm。依据仿真的结果,设计了激波管放电单元,并进行基于激波管的电晕放电实验。研究了不同内径金属圆筒中电晕放电与电弧放电的电压范围。当圆筒内径为40mm时,适合电晕放电的功率范围为3~16.7W。圆筒内径为100mm时,适合电晕放电的功率范围为1.6~50.5W。     

激光点火系统用1×2 MEMS光开关研究

激光点火是把激光作为一种“精密”点火源,利用激光的高能量特性,通过传输介质起爆或点燃火工品的技术.本文针对激光点火系统的应用需求,对一种1×2 MEMS光开关的结构、驱动方式以及微加工工艺进行了研究.经测试,光开关的综合性能满足激光点火系统低插入损耗、短响应时间和高隔离度的要求.     

激光推进中激光波长对推进效应的影响

针对"烧蚀模式"激光推进,为了精确计算靶材的烧蚀质量以得到较准确的比冲值,采用了平衡气化和"电子崩"等简化模型描述激光等离子体的形成,初步实现了固体靶的激光动态烧蚀物理过程。同时采用光线跟踪的思想计算了等离子体的对激光脉冲的逆轫致吸收过程,重点计算和分析了激光波长对推进效应(冲量耦合系数Cm和比冲Isp)的影响及其机理,结果表明:随着波长的增大,Cm减小,Isp增大;波长为2.5μm处的能量利用率η最高,达到了97.8%。     

Recent developments in thermal characteristics of surface dielectric barrier discharge plasma actuators driven by sinusoidal high-voltage power

Flow control using surface Dielectric Barrier Discharge(DBD) plasma actuators driven by a sinusoidal alternating-current power supply has gained significant attention from the aeronautic industry. The induced flow field of the plasma actuator, with the starting vortex in the wall jet,plays an important role in flow control. However, the energy consumed for producing the induced flow field is only a small fraction of the total energy utilized by the plasma actuator, and most of the total energy i...     

Investigation into the transient flow characteristics of noble gas propellants using the pulsed inductive discharge in electric propulsion

The Pulsed Inductive Thruster(PIT) has the advantages of repeatable startup, no corruption and in-situ propellant feed. To study the flow expansion and circuit characteristics of PITs,the circuit-fluid model is developed, and the high temperature thermodynamic and transport models are combined with the circuit-fluid model to predict the critical plasma parameters. The flow fields of initial mass of 2–8 mg and charge voltages of 10–14 k V are simulated. Comparison of the flow fields of argon and ...     

液体工质激光推进性能研究评述

工质的选择对于激光推进任务的完成具有举足轻重的作用。液体工质以其自身独特的优点已经引起了国内外学者的浓厚兴趣。评述了国内外液体工质激光推进性能的研究进展,指出了研究工作中存在的突出问题,探讨了提高液体工质推进性能的可能途径,提出了将尺寸较小的水滴用作工质从而提高推进性能的方法。研究结果表明,液膜和尺寸较小的水滴是提高液体工质推进性能的有效途径。     

Breakthrough detection in electrochemical discharge drilling to enhance machining stability

Film cooling holes are widely used in aero-engine turbine blades. These blades feature large numbers of holes with complex angles and require a high level of surface integrity. Electrochemical discharge drilling(ECDD) combines the high efficiency of electrical discharge drilling(EDD) with high quality of electrochemical drilling(ECD). However, due to the existence of a variety of energy for material removal, accurate and timely detection of breakthroughs is fraught with difficulties. An insuffic...     

吸气式激光推力器速度与高度耦合特性的数值研究

使用基于有限体积法和分区结构化网格划分的高分辨率数值方法,计算得到了两种吸气模式激光推力器模型在加速度为10 m/s2的发射过程中,其冲量耦合系数随海拔高度的变化规律。不考虑来流速度和空气补充时,高度特性计算结果与实验吻合得很好。结果表明:推力器与空气具有相对速度时,冲量耦合系数整体明显减小,导致激光推进单级入轨发射由吸气模式向火箭模式的切换点由目前预测的20~30 km明显下移至10~20 km;经过进气道增压处理后,冲量耦合系数大幅度提高,为了增大吸气模式的工作高度范围,进气道设计是必不可少的关键技术之一。     

能量密度对水工质激光推进性能的影响

当辐照激光能量密度不是很高时,在分析水工质激光推进基本物理过程的基础上,只考虑汽化过程对冲量形成过程的贡献,用一维理论模型研究了辐照激光能量密度对冲量耦合系数、比冲、能量转化效率等推进性能参数的影响规律。结果表明,随着辐照激光能量密度的增加,存在一个获得最大冲量耦合系数的最优能量密度;比冲随着能量密度的增加而变大;对于透射率一定的工质而言,随着能量密度增大,能量转化效率趋于一个恒定值。这一理论研究结果对下一步的实验研究工作具有较好的指导意义。     

激光推进中飞行器结构响应对聚焦性能的影响

利用ABAQUS软件对激光推进飞行器进行了单、多脉冲结构冲击响应的数值模拟;建立了变形抛物面焦点区域的数值计算方法,计算出结构变形后的焦点区域的变化程度:发现因结构变形引起的聚焦区域的变化不可忽视,是飞行器设计时必须考虑的因素。     

激光推进中继折转系统的控制分系统性能仿真

为了在激光推进系统中实现对主激光的精确控制,设计了中继折转系统。中继折转系统以光学方法捕获信标光后实时解算出信标光和主激光方向并驱动中继折转镜调整姿态,实现自主闭环跟踪。控制分系统采用基于PC104总线架构方式,由电流环、速度环和位置环构成三环调节系统。对整个控制系统进行了计算机仿真,设计位置回路的跟踪带宽为2 Hz,速度回路的带宽为5 Hz,系统的跟踪精度小于0.4°。仿真结果表明,中继折转系统达到了设计要求的控制精度,能满足整个激光推进系统的使用要求。     

脉冲电晕放电对减少内燃机有害排放的研究

本文对脉冲电晕放电对减少内燃机有害排放的可行性进行了研究，实验中用NDIR(非分散红外线)气体分析仪测量了SY492Q-1型汽油机在等离子装置工作或不工作时排气中CO、CO2和HC的浓度，并通过等离子发生装置结构的变化调整阴极与阳极间的放电间隙，观察并测量其对实验结果的影响。初步实验结果证明，利用等离子体技术减少汽车尾气中的HC和CO的排放是可行的，并且等离子发生装置的放电电压和放电间隙对实验结果有重要影响。