Научный архив: статьи

Рассмотрен новый подход к получению “электрического ветра” (ЭВ) в газе, основанный на использовании высокочастотного барьерного разряда. Создан плазменный эмиттер ионов, служащий источником ЭВ. Разработана электрическая схема для формирования ЭВ, исследованы ее электроразрядные и газодинамические характеристики. В условиях атмосферного воздуха на площади около 80 см2 скорость потока превышала 1 м/с, величина потока составляла более 7 л/с.

Представлены результаты разработки и оптимизации параметров генератора накачки лазера на парах меди. Особенностью предложенного генератора является использование высоковольтного твердотельного ключа на основе последовательно соединенных биполярных транзисторов с изолированным затвором. Ключ имеет рабочее напряжение 12 кВ и ток 100 А. Получены следующие выходные параметры лазера: средняя мощность 12 Вт, частота повторения 15 кГц, при КПД лазера 0,7 %. По сравнению с аналогами, использующими тиратроны и модуляторные лампы, данный генератор имеет значительно более высокую долговечность и надежность.

Исследован процесс формирования электрогидродинамического потока в атмосферном воздухе при использовании высокочастотного барьерного разряда, распределенного по поверхности диэлектрика. Рассмотрено влияние изменения параметров полностью твердотельного генератора импульсов с амплитудой напряжения 0—12 кВ, перестраиваемой частотой следования импульсов 10—25 кГц и длительностью импульсов 7 мкс на ток плазменного эмиттера ионов и скоростные характеристики воздушного потока.

Предложен экспериментальный метод пассивной оптической диагностики плазмы. Дано описание комплекса аппаратуры, разработанного для его практической реализации. Метод основан на одновременной регистрации спектров собственного излучения и изображений плазмы с последующим анализом зарегистрированных данных. Данный метод может применяться для диагностики плазмы, генерируемой самыми разнообразными способами: электрическим разрядом в газе, лазерным излучением, ударной волной, взрывом и другими.

Теоретически и экспериментально исследован электрогидродинамический поток в газе, индуцируемый высокочастотным барьерным разрядом, распределенным по поверхности диэлектрика. Приводятся зависимости ионного тока, скорости газового потока и их пространственные распределения от параметров питания плазменного эмиттера ионов и внешнего электрического поля, определяемого потенциалом на сеточном коллекторе.

Описана установка на основе мощного высоковольтного генератора прямоугольных импульсов и автоматизированного измерительного комплекса для исследования плазменных актуаторов с разветвленной поверхностью барьерного разряда. Экспериментально исследовано влияние параметров электродной системы и толщины актуаторов на скорость электрогидродинамического потока и КПД актуаторов.

Проведено расчетно-экспериментальное исследование модельной канальной системы охлаждения с использованием принудительной конвекции воздуха и вспомогательных электрогидродинамических (ЭГД) потоков, создаваемых коронным разрядом, при варьировании геометрических параметров канала и мощности устройств для создания охлаждающих потоков. Для рассматриваемых условий показана область эффективного использования ЭГД-потоков и выявлена нелинейная зависимость температуры стенок канала от мощности создающего ЭГД-поток коронного разряда.

В работе представлены экспериментальные результаты исследования радиального распределения тока наносекундного барьерного разряда в плоских миллиметровых воздушных промежутках при атмосферном давлении и относительной влажности 40—60 % при скорости нарастания напряжения на электродах 250 В/нс. Установлено, что при высоте разрядного промежутка больше 3 мм наблюдается возрастание временной задержки между возникновением разрядных токов от центра к периферии воздушного промежутка, что коррелирует с появлением контрагированных каналов на фоне объемной плазмы барьерного разряда. На основании критерия лавинно-стримерного перехода установлено, что развитие наносекундного барьерного разряда в воздушных промежутках 1÷3 мм происходит по стримерному механизму.

Разработан, изготовлен и протестирован высоковольтный генератор синусоидального сигнала с изменяемой частотой для питания плазменных актуаторов. Использована схема усилителя класса D. Частота и амплитуда задается внешним низковольтным генератором синуса. Основные параметры: выходная мощность до 1 кВт, амплитуда выходного сигнала до 10 кВ, диапазон изменения частоты 4–10 кГц. Получены осциллограммы выходного напряжения генератора на емкостной нагрузке при частотах 4–10 кГц.

Исследована многоразрядная актуаторная система (МАС) на основе усовершенствованной трехэлектродной схемы с экранирующим электродом. Проведена оптимизация геометрических и физических параметров подобной МАС с целью повышения скорости и энергетической эффективности создаваемого потока. Получены экспериментальные зависимости скорости воздушного потока на выходе МАС от частоты, амплитуды напряжения и средней мощности питания. Также представлены зависимости максимальной скорости от суммарной толщины диэлектрической подложки.

В работе исследован ряд высоковольтных коммутаторов на основе дискретных полупроводниковых приборов для электрофизических установок формования полимерных материалов. Представлены характеристики работы высоковольтных ключей в составе генераторов импульсов для формирования сигнала прямоугольной формы.

В работе представлена система послойной ориентированной укладки волокон методом электроформования с помощью многоканального высоковольтного наносекундного генератора импульсов на основе твердотельных коммутаторов с рабочим напряжением до 32 кВ. Описаны примененные схемотехнические решения и принцип его работы.