Динамика и параметры импульсных плазменных струй в воздухе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЖГДЖ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Физический факультет

Ка правах рукописи УДК оЗЗ. Э2.

Имад ИОрагиы Хосан

ДШШКА 1 ПАРАМЕТРА К^ЛьСНЫХ П.ИБМЕККУХ СТБУЛ В ВОЗДУХЕ (01.04.08 - физика и химия пльеш)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фкЕШ'-о-катеиатлчосккх наук

МОСКВА

1994

Работа выполнена на кафедре физической электроню физического факультета МГУ им. М.Е.Ломоносова.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

е.н.с. Тимофеев И.1

Официальные оппоненты: доктор физико-математических науь

профессор Сенкевич 0.1

кандидат физико-математических нау* ст.н.с. Бычков Б.]

Ведущее предприятие: Военно-воздуиная Инженерная Академ гк. профессора Н.Е. Жуковского.

Зашита диссертации состоится " " 1994 г.

в час. на заседании Специализированного Ученого Сове?

К 053.05.22 Отделения радиофизики Б Московском Государствен®:

Университете им. М.В.Ломоносова в аудитории физическох факультета МГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физическо: факультета МГУ.

Отзывы (в двух экземплярах) просим -направлять по адресу Москва, 119899, Ленинские Горы, МГУ, физический факультет Специализированный Совет К 053.05.22 отделения радиофизга физического факультета МГУ.

Актуальность тегж.

Одним из интенсивно развивающихся направлений в физике плазмы в последние годы остается изучение физических процессов в плазмодинамических разрядах, в частности, в плазменных струях, инжектируемых в плотный' газ. Интерес к этим исследованиям обусловлен прежде всего широкими возможностями использования направленных плазменных потоков для решения целого ряда фундаментальных физических и прикладных задач. Сюда можно отнести Еопросы формирования и природа устойчивых долгоживущих плазменных образований, имеющие непосредственное отношение к решению проблемы шаровой молнии, сохранения и транспорта энергии в пространстве, получение сверхскоростных плазменных потоков с малой расходимостью, обусловленных большой осевой составляющей скорости потока.

. Кроме того, весьма широк и диапазон возможных практических применений плазменных струй в науке, технике и технологии. Это -вопросы, связанные с разработкой и созданием мощных источников излучения ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов спектра, использование плазменных потоков для различных технологических целей (плазменная металлургия, обработка поверхности металлов и диэлектриков, нанесение различного типа покрытий на поверхность), разработка плазменных движителей, моделирование условий сильного взрыва и т.д.

При этом надлежащим выбором плазмообразующего вещества, плотности плазмы, конфигурации электродного узла источника, параметров разрядной цепи, сорта и давления окружающего газа можно получать плазму в потоке с заданными параметрами -определенным химическим составом, температурой и концентрацией заряженных частиц.

В данной работе основное Енимание уделено изучению физических механизмов, способствующих формированию и получению высокоскоростных плазменных потоков в плотном газе - воздухе нормального давления и физическим закономерностям дозвуковых ламинарных плазменных струй в воздухе, формирующихся в условиях длительного энерговклада в разряд.

Актуальность теш исследований определяется, с одной стороны, необходимостью дальнейшего углубления наших знаний ос основных физических закономерностях, присущих плазменным струяь в плотных газовых средах, с другой - выяснению возмокносте! управления параметрами плазмы с целью достижения оптимальны? рехимов ее работы в различных технологических процессах.

Целью работы являлось получение достаточно полного набор: данных об особенностях формирования, динамики и структур! плотных плазменных струй в воздухе нормального давления, генерируемых импульсными плазмотронами различных типов, а такя:е анали: работы коаксиального инжектора плазмы с коническими электродам] с целью выяснения влияния его конструктивных особенностей н; процесс формирования высокоскоростных плазменных потоков.

Научная новизна определяется совокупностью новых физически результатов, полученых в работе. В ней впервые:

1. детально проанализированы условия работы кумулятивного им пульсного плазмотрона с конической геометрией электродов предложена физическая^модель светоэрозионного плазмодинами ческого источника высокоскоростных плазменных потоков;

2. эксперт,¡ентально показана возможность формования выеокс скоростных плазменных потоков в воздухе за счет ионизащ;

газа вблизи сопла кумулятивного плазмотрона непосредственно перед вылетом плазмы наруку;

3. изучена динамика и структура гиперзвуковых скоростных плазменных потоков в воздухе и определены параметры плазменной струи;

4. тщательно исследовано формирование, дин&мика и структура ламинарных, дозвуковых плазменных струй в Еэздухе при длительном энерговкладе в разряд, определены пространственно-временные распределения параметров плазмы струи;

5. показано, что воздействие ламинарной плазменной струи на поверхность металлов носит тепловой характер.

Практическая ценность работы определяется рядом перспективных применений импульсных плазменных струй в новых устройствах и технологиях, а новые научные результаты существенно дополняют физическую картину эволюции импульсных плазменных струй.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Теоретический анализ процессов в коническом плазмотроне на стадии слабого эрозионного Еыхода частиц с поверхности электродов свидетельствует о возможности существенного ускорения плазмы в разрядном канале и бозмояности получения сверхскоростных плазменных потоков в плотном газе.

2. Процессу генерации плазменной струи в коническом кумулятивном плазмотроне сопутствует высокоинтенсивное широкополосное излучение, в поле которого возникает нелазерный оптический разряд, развивающийся в воздухе в области вблизи сопла плазмотрона и способствующий значительному увеличению скорости потока плазмы на начальной стадии развития

разряда.

3. Газодинамическая структура течения гиперзвукового плазменного потока сильно изменяется со временем. Начальная скорость плазмы, в значительной мере, определяется начальными параметрами (скоростью изменения энерговклада, эрозионной способностью диэлектрика, размером сопла плазмотрона).

4. Ламинарное истечение плазмы в воздух из капиллярного инжектора при длительном энерговкладе приводит к формированию устойчивых плазменных струй, имеющих характерную "кинжальную" форму с параметрами 5-1016, Т < 104 К. Отличительной особенностью такой плазменной струи является наличие узкой, протяженной зоны, расположенной в центральной части струи, так называемого "керна", (г 2 мм, г к 20 мм), значение электронной плотности в котором более чем на порядок величины превосходит ее значение в периферийной области.

5. Воздействие дозвукового плазменного потока на поверхность металлических образцов носит тепловой характер и аналогично, в первом приближении, наличию на поверхности образца "точечного" теплового импульсного источника.

. Апробация результатов. Материалы, содержащиеся в диссертационной работе докладывались и обсуждались на II Всесоюзном Симпозиуме по радиационной плазмодинамике (Москва, 1991 г.), на XXIV научной конференции факультета физико-математических и естественных наук Университета Дружбы Народов им. П.Лумумбы (Москва, 1991 г.), на научных семинарах лаборатории физики плазмы кафедры физической электроники физического факультета

МГУ.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 статьях в научных журналах и 3 тезисах докладов в трудах научных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и четырех глав, содержит 106 страниц машинописного текста, 49 рисунков, библиография включает в себя 110 наименований.

Краткое содержание работы.

Во введении формулируется цель работы, приводится краткое содержание диссертации.

В первой главе диссертации приведен обзор литературы, в котором изложены известные к настоящему времени данные об основных характеристиках и структуре течений сверхскоростных и дозвуковых плазменных потоков. Обсуждается динамика структуры и параметров плазменной струи, условия формирования и параметры долгожиЕущих плазменных образований, условия их транспортировки в пространстве, взаимодействие плазменных потоков с поверхностью твердых тел. В конце этой главы сформулированы основные задачи данной работы.

Вторая глава диссертации посвящена анализу возможности получения высокоскоростных плазменных потоков в плотном газе -воздухе при нормальных условиях. В ней последовательно проанализированы различные типы плазмодинамических разрядов классической геометрии (коаксиальные и коаксиальноторцевые плазменные пушки) с точки зрения получения гиперзвуковых скоростей, рассмотрены неодномерные эффекты в светоэрозионных плазмодинамических разря-

дах в газах, обусловленные неоднородностью распределения магнитного поля в мекэлектродном зазоре плазменного ускорителя. Проводится анализ возможного решения задачи с помощью разрядов традиционной геометрии и рассмотрены принципы изменения организации разряда, связанные с уменьшением эрозии электродов и аблирующих диэлектрических элементов плазмотрона.

Показано, что такой основной нежелательный фактор, препятствующий получению высоких скоростей плазменного потока в пределах зоны ускорения, как интенсивное светоэрозионное плазмообразование, можно значительно уменьшить при использовании конической геометрии электродов. В этом случае е начальной стадии разряда большой эрозии электродов можно избежать за счет существенного увеличения площади электродов, т.е. возможно беспрепятственное (без наработки массы) прохождение плазменного потока. В другой части канала у еыходного сопла эрозия неизбежна и ответ на вопрос о степени ее влияния должен дать эксперимент.

Рассмотрена модель коаксиального сЕетоэрозионного плазмо-динамического источника высокоскоростных потоков с коническими электродами в предположении, что имеет место квазиодномерное ускорение потока плазмы и его торможение на газе с образованием распада разрыва.

В предположении возможной эрозии электродов получено решение уравнения движения для "пробки" сжатого газа для постоянного и линейно нарастающего со Бременем тока разряда. Показано, что в обоих случаях время движения пробки газа по каналу разряда близко к некоторой характерной величине

1_

7Ж2

, (7/ = 0; 1)

где 1 и г0 - длина зоны ускорения и радиус нижнего основания конуса, р^ - плотность газа наполнителя, ц0 - магнитная постоянная, закон изменения разрядного тока 1=ИК. Отметим, что от ширины мекэлектродного зазора Д в данной постановке решение не зависит.

Решение поставленной задачи с учетом эрозионного выхода массы проводится в предположении, что на металлических поверхностях электродов под действием излучения из плазмы происходит испарение и ионизация паров металла. Рассмотрен предельный случай преобладающего влияния эрозионного выхода массы (р =0). Из уравнения движения получено соотношение для скорости движения пробки газа. Показано, что для моментов Бремени t со скорость плазменной пробки стремится к постоянной величине, причем, если начальная скорость больше этой величины, то пробка замедляется, если меньше - то ускоряется, т.е. эрозионное плазмообразование "запирает" канал. Возможности получения достаточно высоких скоростей истечения могут быть обусловлены конечностью размеров канала. Кроме того, заметную роль может сыграть также временная задержка, необходимая для прогрева стенок электродов до температуры испарения.

В третьей главе диссертации приводятся результаты изучения динамики и параметров плазмы скоростных плазменных потоков. В экспериментах по генерации плотных плазменных струй в атмосфере использовался накопитель энергии -установки "Фотон" общей емкостью 144 мкФ с рабочим напряжением до 25 кВ. Основная часть исследований была выполнена при запасенной в накопителе энергии 28,8 кДж. Генерация плазменной струи осуществлялась с помощью импульсного плазмотрона с конической геометрией электродов.

Внешний электрод с диаметром основания а = 200 мм был выполнен из дюралюминия. Угол раствора конуса составлял 60", так что его осевое сечение представляло собой равносторонний треугольник. В электроде в его вершине было сделано отверстие диаметром 20 мм, которое могло закрываться металлизированной лавсановой пленкой. С помощью торцевого фланца-насадка пленка герметически плотно прижималась к верхнему фланцу конического электрода. Использовались насадки с выходными отверстиями-соплами разного диаметра.

Внутренний осевой электрод плазмотрона был сделан из латунной трубки диаметром 20 мм и заканчивался медным наконечником конической формы. В качестве аблируюцего элемента использовалась фторопластовая цилиндрическая втулка, плотно надеваемая на центральный электрод. Используя втулки различной длины и диаметра можно было изменять длину зоны ускорения плазмы. При этом внешний диаметр втулки выбирался таким образом, чтобы при заданной длине центрального электрода она плотно соприкасалась с внутренней поверхностью внешнего конического электрода. Откачка рабочей камеры плазмотрона осуществлялась через его центральный электрод. Плазма в рабочем объеме образовывалась в результате поверхностного пробоя по аблиругацей втулке при подаче на электроды высокого напряжения.

Вольтамперные характеристики разряда измерялись с помощью пояса Роговского и безиндукционного делителя напряжений. По вольтамперным характеристикам рассчитывалась вложенная в разряд энергия.

Динамика истечения плазмы, форма и характерные размеры плазменной струи исследовалась с помощью сверхскоростного фото-

о

регистратора типа СФР. Измерения абсолютного значения энергии излучения проводились с помощью калиброванных термостолбиков.

Параметры плазменной струи измерялись спектроскопическими и зондовыми методами.

Характер изменения разрядного тока носил квазипериодический характер, однако, с большим затуханием. Максимальное значение силы разрядного тока достигало 110 кА, его квазипериод ^50 мкс. Основная часть энергии вкладывалась в разряд в течение первого периода разрядного тока и составляла ~ 7 кДж (ио= 20 кв).

Описать характер изменения газодинамической структуры струи в процессе ее истечения довольно сложно из-за большого разнообразия ее форм. Отметим только, что в течение времени основного энерговклада в разряд скорость струи является сверхзвуковой.

Вылет плазмы из сопла плазмотрона происходит со значительной временной задержкой относительно начала импульса тока, которая зависит как от размеров рабочей камеры плазмотрона, так и от величины начального давления рабочего газа в ней. В целом, экспериментальные данные качественно подтверждают рассмотренную теоретическую модель процессов, протекающих в плазмотроне.

Максимальная величина скорости контактной поверхности плазма-газ в условиях эксперимента наблюдалась при использовании сопла диаметром 20 мм и составила 10 км/с. С уменьшением диаметра сопла скорость контактной поверхности падает.

Регистрация спектра излучения плазмы производилась из областей плазменной струи, находящихся на различных расстояниях от сопла (2=3- 20 см).

Температура плазмы определялась по относительной интенсив-

ности линий марганца. Оказалось, что по мере увеличения расстояния от сопла температура незначительно падает, оставаясь на уровне 10000-7000 К.

Измерения концентрации заряженных частиц в струе проводились с помощью симметричного двойного зонда при расстояниях от сопла больших 8 см. Использовались зонды из нержавеющей стали диаметрами 1,5 мм и длиной 10 мм. Диаметр зонда > 1 мм обеспечивает его работу в режиме сплошной среды. Измерения проводились при фиксированной разности потенциалов между зондами, соответствующей току насыщения. В условиях относительно слабого изменения температуры плазмы осциллограммы ионного тока .насыщения удовлетворительно отражают поведение концентрации ионов в заданном сечении. Оказалось, что по мере увеличения расстояния от сопла плазмотрона в пределах 8-16 см максимальное значение концентрации меняется незначительно от ~ 1015см_3 до 5»1014см~3, а затем концентрация резко падает, так что при г = 20 см ее значение составляет ~(2-ИЗ)«Ю^см-3. Следует отметить, что резкое падение п1 начинается в области, где скорость потока плазмы падает до скорости звука в холодном газе. При этом существенно ускоряется процесс турбулентного перемешивания плазмы струи с окружающим воздухом, что приводит к быстрому падению Т(2) и, как следствие, к резкому сдвигу баланса ионизации-рекомбинации в сторону последней и быстрому падению п^г).

Наиболее интересный результат этой главы относится к особенностям течения плазменной струи на начальной стадии ее распространения в воздухе. В настоящей работе, по-видимому, впервые наблюдался нелазерный оптический разряд (НОР) в поле равновесного оптического излучения в воздухе при нормальных

условиях. Источником этого излучения являлась эрозионная плазма, движущаяся в канале кумулятивного плазмотрона. Почти с самого начала разряда вплоть до выхода эрозионной плазмы из канала разряда наружу в атмосфере непосредственно вблизи выходного сопла наблюдалась квазистационарная • светящаяся область протяженностью 5-7 см, формируемая за времена ~ 10 мкс после подачи на электроды высокого напряжения. Анализ показывает, что она может представлять собой факел НОР.

О правильности выводов о реализации НОР в эксперименте свидетельствуют: постоянство формы и размеров наблюдаемого перед соплом плазменного образования; неправильная форма границы НОР с газом; рост излучательной способности всего факела с увеличением светового потока из электроразрядной плазмы . и, наконец, беспрепятственное прохождение области факела потоком плазмы с постоянной скоростьюи ее торможение на границе плазмы НОР с газом.

Четвертая глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям динамики и параметров дозвуковых ламинарных плазменных струй в затопленной среде - воздухе.

В экспериментах по генерации плазменных струй использовался малогабаритный накопитель энергии с общей- емкостью 3200 мкФ и рабочим напряжением 300 В. Эксперименты проводились при запасенной в накопителе энергии - 50, 100 и 200 Дж. При этом длительность импульса тока составляла 6, 12 и 14 мс, а его максимальное значение « 150 А. Разряд развивался в капилляре диаметром 1 мм и длиной 3 мм между торцевым графитовым и внешним стержневым медным электродом, смещенным относительно оси капилляра на 2 мм. так что плазма могла свободно истекать наружу

через внешнее торцевое отверстие капилляра. Запуск плазмотрона осуществлялся высоковольтным импульсом, поступающим со схемы поджига. Запуск схемы и всей регистрирующей аппаратуры производился синхроимпульсами, поступающими с генератора задержанных импульсов ГЗИ-6, или с пульта управления сверхскоростным фоторегистратором СФР.

Для диагностики плазмы использовались стандартные диагностические методы, описанные в предыдущей главе.

Характер изменения разрядного тока носил апериодический характер, форма импульса тока оыла близка к колоколообразной. Напряжение на разрядном промежутке изменялось со временем незначительно. Вложенная в разряд энергия составляла ~ 85% от энергии запасенной в накопителе. Начальная скорость вылета плазмы достигала величины ~ 125 м/с, Вниз по течению скорость •контактной поверхности падала. К моменту Бремени, соответствующему максимуму тока, продольный размер струи плазмы составлял ~ 15-И6 см.

Из СФР-граммы струи еидно, что она имеет характерную "кинжальную" форму. Область наиболее интенсивного свечения наблюдается вблизи сопла плазмотрона, ее продольный размер ^ 2,5+3 см. В центральной части струи также наблюдается зона повышенной яркости ("йерн"), имеющая веретенообразную форму, ее поперечные размеры ~ 4+5 мм, а длина несколько сантиметров.

Описанный режим течения не является единственным. В ряде случаев наблюдается несколько иная картина. С увеличением величины запасенной энергии форма плазменного образования может меняться. Так, в ряде случаев плазменное образование имеет форму стержня с некоторым утолщением в головной части или форму

стержня со скошенным кончиком, выше которого хорошо просматривается спиральная структура. Такая форма характерна для моментов времени, соответствующих концу импульса энерговклада.

Концентрация электронов в условиях эксперимента измерялась по штарковскому уширению линии водорода На, а температура плазмы - либо по полосам СЫ с длиной волны канта Л,=3883, либо по линиям меди с длинами волн 5105, 5153,2 и 5218,2 А. Максимальные значения плотности заряженных частиц и температуры плазмы наблюдаются вблизи сопла плазмотрона и достигают величины ту (5*6) -Ю^см-3 и Т = 6500 К (СЛ^/2 = 200 Дж). В аксиальном направлении температура и плотность монотонно падают.

В радиальном направлении распределение температуры практически однородно (2*2,5 см). В распределении концентрации наблюдается сильная неоднородность. Концентрация электронов максимальна на оси струи и резко падает к краям,так что на расстоянии от оси ~ 2 мм значение пе более чем на порядок величины меньше по сравнению с концентрацией на оси.

Из представленных данных можно сделать заключение о том, что в радиальном направлении струя имеет сложную структуру, а именно, на оси (в области "керна") имеется зона с большой концентрацией электронов (пе"*5>1017см~3), окруженная оболочкой плазмы, концентрация электронов в которой на несколько порядков величины меньше. Температура плазмы практически однородна по сечению.

Изучение влияния влажности на характеристики изучаемого объекта не выявило каких либо особенностей. Форма и длительность светового импульса практически не изменялась при изменении относительной влажности в пределах от 50 до 97%.

В этой же главе работы рассмотрено воздействие ламинарного плазменного потока на поверхность полированных медных и титановых пластин. По всей вероятности, рассматриваемая струя плазмы является наиболее удобным объектом для изучения такого взаимодействия, поскольку в данном случае величина энергии широкополосного оптического излучения пренебрежимо мала по сравнению с энергией, вкладываемой в разряд, т.е. реализуется случай практически чисто плазменного воздействия.

При экспериментах с титановыми образцами, подобно случаю радиационного воздействия, наблюдается переход от режимов со структурными превращениями к режимам с оплавлением поверхности.

При больших расстояниях от сопла до образца (2*2 см) форма поверхности остается без изменений, однако можно сделать вывод'о термохимическом изменении поверхности, в частности, за счет окисления нагретого металла в воздухе.

При приближении образца к соплу на нем появляются явные следы оплавления, образуется кратер диаметром порядка диаметра потока с частично выплеснутой жидкой ванной (г « 1,5 см). В кратере наблюдается застывшая пористая поверхность с микронными размерами радиуса кривизны. Необходимые для такого искривления поверхности перепады давления при температуре плавления достигают значений 1,5•10ь Па, а при температуре кипения - 0,5-Ю6 Па. Такие градиенты давления на микронных масштабах, видимо, свидетельствуют о развитом кипении поверхности титана.

В случае см на титановой подложке наблюдается

образование кратера приблизительно того же размера, что и в предыдущем случае. Качественное отличие заключается в том, что в значительной части центральной области кратера не видно никаких

следов кипения: застывшая поверхность почти гладкая с чешуйчатой структурой. В некоторых местах этой поверхности видны слабые капиллярные волны с микронной длиной волны. Образование чешуек связано, видимо, со снятием температурных напряжений при быстром охлаждении после окончания действия тепловых потоков и говорит о малой глубине жидкой ванны. Видимо, световые потоки из плазмы здесь достаточно велики для создания больших градиентов температуры под поверхностью металла, так что слой с температурой близкой к температуре кипения мал и происходит испарение, с поверхности.

В экспериментах с медными подложками наблюдаются только резкими без оплавления поверхности. Причина этого - высокая теплопроводность меди.

Мощность тепловых потоков, поглощенных преградой, в данных экспериментах достигала значений (2,5^8,5)■104 Вт•см-2, что для тугоплавких металлов с большой теплопроводностью (в частности, медь) недостаточно для оплавления, а для металлов с меньшей теплопроводностью и тем более легкоплавких соответствует развитому оплавлению и даже переходу в режим кинжального проплавле-ния. Мощность тепловых потоков, поглощаемых преградой, сильно зависит от расстояния источника плазмы от подложи.

В разделе Заключение" сформулированы основные выводы работы.

Основные выводы и результаты работы.

Основные результаты проведенных исследований моязга сформулировать следующим образом:

1. Проанализирована возможность достижения высоких скоростей движения "пробки газа" в плазменном инжекторе с коаксиальными коническими электродами. Показано, что при работе инжектора с газовым наполнением характерное время движения "пробки газа" в канале плазмотрона определяется геометрией электродного узла, плотностью невозмущенного газа-наполнителя и законом изменения силы разрядного тока. Анализ движения плазмы в канале с учетом светоэрозионного плазмообразования показывает, что учет эрозии с электродов приводит к существенному ограничению скорости потока плазмы.

2. Экспериментально исследовано пространственно-временное распределение параметров сверхзвуковой высокоскоростной плазменной струи в воздухе. Показано, что использование плазмотрона с конической геометрией электродов позволяет формировать при вложенной в разряд энергии ~ 10 кДж высокоскоростные (и * 30 км/с)плазменные потоки с характерными значениями температуры и плотности плазмы 7000-10000 К и 1015-101бсм-3 соответственно, медленно изменяющимися вниз по течению струи. Резкое падение температуры и плотности плазмы начинается в области, где скорость потока снижается до величины скорости звука в холодном газе, что обусловлено турбулизацией струи, приводящей к интенсификации процессов тепло и массопереноса.

3. Впервые получен нелазерный оптический разряд (НОР) в поле некогерентного теплового (равновесного) излучения ввоздухе при нормальном давлении. В условиях эксперимента НОР формировался перед соплом кумулятивного плазматрона за Бремена ~ 10 мкс и имел характерные размеры - длина 5-7 см, диаметр

2-3 см. В пределах области, занятой НОР, скорость контактной поверхности плазмы максимальна. Резкое, скачкообразное падение скорости наблюдается при выходе плазмы из области локализации НОР. Возможной причиной формирования НОР является интенсивное эрозионное плазмообразование на острой кромке металлического сопла плазмотрона.

4. При импульсном истечении плазмы в воздух из сопла капиллярного инжектора с испаряющейся стенкой и в условиях медленного ввода энергии в разряд (сП/ДЕ * 5-Ю4 А«с-1) в воздухе формируется устойчивая плазменная струя кинжальной формы с заостренным кончиком длиной 15-20 см. В приосевой зоне струи регистрируется область с повышенной плотностью электронов (1017-1018см~3) с характерным размером < 2 мм. В периферийной зоне (г > 2 мм) плотность электронов более чем на порядок величины меньше, в то время как распределение температуры практически однородно по сечению.

5. Взаимодействие дозеукоеого плазменного потока с поверхностью металлов (медь, титан) носит тепловой характери может применяться для плазмодинамической обработки поверхности (полировка, закалка и т.п.).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ершов А.П., Имад Х.И., Тимофеев И.Б. Скоростные плазменные струи в воздухе. I. Динамика импульсной струи, генерируемой кумулятивным плазмотроном с конической геометрией. ТВТ, 1993, Т.31, ЖЗ, с.364-368

2. Ершов А.П., Имад Х.И., Тимофеев И.Б. Скоростные плазменные струи в всздухе. II. Параметры импульсной плазменной струп, инжектируемой кумулятивным плазмотроном в атмосферу. ТВТ, 1993, т.31, М, с.531-534

3. Александров А.Ф., Ершов А.П., Имад Х.И., Тимофеев И.Б. и др.- Скоростные плазменные струи в воздухе. III. Нелазерный непрерывный оптический разряд в атмосфере. ТВТ, 1993, т.31, Jfö, с.

4. Имад И.Х., Тимофеев И.Б., Юсупалиев У. Параметры ламинарной импульсной плазменной струи в воздухе. II Всес. симпозиум по радиационной плазмодинамике. М. МГТУ, ч.2, 1991, с.86-87

5. Имад И.Х., Тимофеев И.В., Юсупалиев У. Динамика эрозионных плазменных струй в Еоздухе. II Всес. симпозиум по радиационной плазмодинамике. М. МГТУ, ч.2, 1991, с.69-70

6. Имад И.Х., Тимофеев И.Б., Юсупалиев У. Взаимодействие ламинарной импульсной плазменной струи с поверхностью металлов. XXIV научная конференция' факультета физико-математич. и естественных наук УДН, М., 1991, с.72

ООП 5из.ф-та ¡ЛГУ Зак.Э-ЮО -94

i 9