摘要：应用于等离子体风洞、固废处理的电弧等离子体炬需要具备高功率、宽范围变功率、使用空气作为气体工质和电极寿命长的特点,针对基于这种需求设计的一种磁控双弧室空气等离子体炬展开实验研究,通过电特性实验和数据归纳获得了气流、电流和气流量分配比等参数对弧电压变化的影响规律与高精度的定量关系式。通过烧蚀实验研究了在不同的气流、电流和气流分配比条件下,弧斑在轴线上的运动规律,实验结果表明气体的流动状态决定了弧斑的轴向位置,改变流量分配系数能够明显改变内电极上弧斑在轴线上的位置。利用超高速相机拍摄了电弧周向运动过程,获得了电弧的周向转速,并通过图像分析获得了电弧稳定工作状态下存在的脉动和微小尺度分流过程和规律。

摘要：航天应用的液体火箭发动机及燃烧型加热器燃烧室室压高、燃料流量大、温度低、有重复启动需求,实现安全可靠点火的难度较大。针对这些需求,研究了一种采用高背压设计的电弧等离子体点火器。实验研究了Ar,N_(2)气体工质在高进气压力下的伏安特性,发现N_(2)在宽压力范围内适用于点火。发射光谱分析表明,在高达数MPa的进气压力下,Ar,N_(2)等离子体射流电子密度符合局部热力学平衡判据(LTE判据),点火能量集中。N_(2)等离子体整体温度低于Ar,但阳极喷口附近温度高于Ar,N_(2)等离子体射流火焰长,卷吸沿程空气造成射流平均温度偏低,但有助于低温液体推进剂的蒸发混合和强化点火。等离子体射流引起了臭氧和氮氧化物的形成,具有促进点火和化学反应的作用。背压提高引起电源输出电压升高,提高供气压力和电流,有助于点火器在高背压环境中稳定电压。燃烧型空气加热器燃烧室的点火实验发现,采用N_(2)等离子体喷注面中心点火,可以在短时间内完成酒精-空气和酒精-液氧-空气的点火,最高燃烧室室压接近5MPa时,点火器仍能稳定工作,多次使用电极烧蚀不明显,在液体火箭发动机的重复可靠点火方面具有很好的应用前景。