Взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения волн тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ



На правах рукописи

ТИЩЕНКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОПТИЧЕСКОГО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО РАЗРЯДА С ГАЗОМ ИА ОСНОВЕ МЕХАНИЗМА ОБЪЕДИНЕНИЯ ВОЛН

01.04.21 — лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

НОВОСИБИРСК - 2005

Работа выполнена и Институте лазерной физики Сибирского Отделения РАН

Ведущая организация:

Имени академика. А.М.Прохорова Институт общей физики РАН Защита состоится 27 декабря 2005 г.

В 15 часов на заседании диссертационного совета Д.003.024.01 в Институте лазерной физики СО РАН по адресу: 630090 Новосибирск, просп. А.М.Лаврентьева 13/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института лазерной физики СО РАН

Автореферат разослан 25 ноября 2005 г.

Научный консультант: - доктор физико-математических наук,

профессор А.Г. Попомаренко

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор доктор физико-математических наук доктор технических наук, профессор

Оришич А.М. Погодаев В. А. Юрьев А.С.

Ученый секретарь диссертационной к.ф.-м.н.

Никулин Н.Г.

с*?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Диссертация посвящена исследованию взаимодействия оптического пульсирующего разряда (OIIP) с газом на основе механизма объединения ударных волн (MOB), который выявлен диссертантом. Фундаментальное значение MOB состоит в том, что механизм охватывает широкий класс продессоз взрывного характера - действует в разных средах, при различной энергии и природе источника ударных волн (УВ). MOB - основа для решения ряда задач и проблем в механике и физике: генерация низкочастотных волн в газе и плазме с магнитным полем; повышение в несколько раз эффективности лазерного двигателя; управление полетом сверхзвуковых тел; формирование потока плазмы в свободном газовом пространстве; зондирование Земли точечными зарядами.

Суть MOB - преобразование энергии высокочастотных процессов в низкочастотные квазистационаркые волны (КВ) - область повышенной плотности среды, В отличие от УВ, длина КВ линейно зависит от затрат энергии на ее создание, давление в КВ максимально на заднем фронте, распределение параметров постоянно во времени. Наибольшие перспективы MOB имеет в качестве нового метода эффективной генерации низкочастотных волн с использованием импульсно-периодического (И-П) лазерного излучения. Схема состоит в следующем. И-П лазерное излучение с длительностью импульсов ~ 1 мке создает лазерные искры в движущемся фокусе или фокус неподвижен, а лазерное излучение поглощается в потоке газа. Лазерные искры и УВ ею создаваемые, хорошо исследованы [1]. Новое качество возникает, если частота f повторения импульсов соответствует диапазону резонансных частот MOB, который зависит от скорости движения фокуса. КВ формируется в результате объединения УВ, создаваемых многими лазерными искрами. Такой тип нелинейного взаимодействия можно назвать оптическим пульсирующим разрядом (ОПР). Другое свойство OIIP - яри f~ 20 - 100 кГц плазма искр не распадается за время 1/f, движущийся ОПР создает плазменный канал. В этом случае ОПР имеет признаки непрерывного оптического разряда (НОР) [1]. В отличие от НОР, где давление выровнено с окружающим газом, в ОПР давление пульсирует с частотой f и достигает в десятков атмосфер. НОР горит при малых скоростях газового потока. ОПР может быть неподвижным или перемещается с большой, в том числе, сверхзвуковой скоростью. Актуальность создания модели MOB связана с тем, что ОПР и MOB создают в окружающем газе ранее неизвестные эффекты. Например, уже при сравнительно малой скорости движения ОПР перестает проявляться эффект Доплера, возникают инфра-ультразвуковые ноля с управляемым спектром или формируется интенсивная плазменная струя и УВ (аналог полета ракеты). Воздействие ОГ1Р на окружающий газ сильное (~ 30 % от мощности лазерного излучения).

Начиная с семидесятых годов прошлого века, изучалась возможность использования лазерного излучения для управления структурой сверхзвукового потока газа. Для снижения аэродинамического сопротивления предлагалось использовать плазменные эффекты [2], вводить энергию [3, 4] или создавать тонкий канал [5] перед сверхзвуковым телом. Существовало ограничение — отсутствовал механизм переноса фронта оптического разряда со скоростью ~ 100

— 2000 м/с. Проблему удалось преодолеть в 1992 году в совместных исследованиях ИЛФ СО РАН и ИТГГМ СО РАН, выполненных под руководством А.Г. Пономаренко и П.К. Третьякова. Впервые осуществлен квазинепрерывный ввод И-П лазерного излучения в сверхзвуковой поток газа [б]. При частоте f ~ 50 кГц ОПР, горящий перед моделью тела, снижал сопротивление [71, наблюдались УВ, тепловой след. Ю.П.Райзером и Л. Мирабо предложена модель лазерной, воздушной иглы [8], создаваемой периодическими лазерными искрами. В экспериментах Юрьева А.С [9] наблюдалось изменение структуры сверхзвукового потока при зажигании нескольких мощных лазерных искр перед моделью тела. Работы [б, 7] выполнялись в рамках Государственных программ "Ивлет" и "Планета", в которых диссертант принимал участие в качестве ответственного исполнителя от ИЛФ по "Планете".

Новизну и значение MOB и ОПР покажем на примере проблемы генерации низкочастотных волн. Для достижения высокого КПД необходимо использовать устройства, имеющие большие размеры и/или массу, энергию. Так, длина УВ слабо зависит ог энергии искры или взрыва. Длина антенн сравнима с длиной волн. Альтернативные методы, например, амплитудной модуляции имеют низкий КПД. В работах [10, 11] изучался звук, создаваемый при облучении поверхности жидкости цугом лазерных импульсов. Бункиным Ф.В. высказывалась идея о возможности генерации инфразвука - спектр цугов волн в жидкости может содержать низкочастотную компоненту на частоте повторения цугов F. Однахо при амплитудной модуляции доля мощности на частоте F, так же как и в методе генерации разностной частоты двух сигналов, мала ba ~ F/f ~ 0.001, где f »F -частота повторения импульсов в цуге. Отличие ОИР и MOB в том, что доля мощности на частоте F растет ~ f и может достигать ba ~ 1. Несущественно ограничение, связанное с длиной излучателя. Функция ОПР - создавать ударные волны. Для этого не нужны большие размеры ОПР, необходима высокая плотность энергии в искрах. УВ объединяются в окружающем газе. В [10, 11], а также в работах по транспортировке мощного лазерного излучения в атмосфере [12], условия для проявления MOB отсутствовали.

В связи с созданием мощных лазеров с частотой повторения импульсов ~ 100 кГц [13] тема диссертации актуальна для аэрокосмических приложений. По инициативе Аполлонова В.В. и совместно с ним в диссертации разработан новый подход к решению проблемы лазерного двигателя на основе ОПР и MOB.

Таким образом, ОПР и MOB - не только новый механизм, но и уникальный инструмент для решения ряда проблем. В связи с этим, актуальна задача продвижения в диапазон больших мощностей ОПР. Совместно с А.Г. Пономаренко, диссертант предложил решение — комбинированное использование лазерного и СВЧ излучения, генераторы которого имеют высокий КПД. Движущийся ОПР создает плазменный канал, в котором поглощается более мощное СВЧ излучение. Для управления полетом сверхзвуковых тел валено, что область поглощения лазерного и СВЧ излучения локализована и может двигаться в газе с большой скоростью. Ранее лазерная искра использовалась для поджига СВЧ разряда, который распространялся за пределы искры [14]. Поглощение энергии СВЧ может сопровождаться сильными газодинамическими возмущениями [14, 15], что является необходимым условием проявления MOB.

Цель работы Исследование нового явления - взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения ударных волн. Создание физической модели, поиск новых эффектов, формируемых ОПР и MOB.

Задачи исследования

1. Создание физической модели взаимодействия оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения волн:

- определение условий эффективного преобразования лазерного излучения в ударные волны, генерируемые ОПР;

- поиск критериев проявления механизма объединения волн;

- исследование свойств квазистационарных волн.

2. Обоснование универсальной природы механизма объединения волн на примере изучения в различных газах.

3. Исследование новых эффектов, основанных на ОПР и MOB:

- формирование плазменной струи при движении ОПР;

- генерация волновых полей, содержащих одновременно ультразвуковую и аномально интенсивную низкочастотную компоненты (близко к инфразвуку);

- ограничение области проявления эффекта Доплера для движущегося OIIP;

4. Моделирование квазинепрерывного лазерно-микроволнового разряда:

- разработка модели, описывающей параметры лазерного излучения, оптимальные для формировании ОПР;

- исследование поглощения СВЧ излучения плазмой распадающихся лазерных искр, определение времени, в течение которого искра поглощает излучение;

- построение модели лазерно-микроволнового разряда, описывающей основные характеристики разряда.

5. Создание модели лазерного двигателя, основанного на свойствах ОПР и MOB.

Методы исследований — теория, компьютерное моделирование, эксперименты с использованием мощного лазерного излучения.

Научная новизна

1. Впервые выявлен механизм объединения ударных волн, который преобразует высокочастотные пульсации ОПР в низкочастотные квазистационарные волны в окружающем газе. Механизм имеет универсальную природу: может действовать при горении ОПР или при протекании процессов взрывного характера. В зависимости от пространственно временной структуры пульсаций и скорости перемещения ОПР действие MOB проявляется в виде различных эффектов, основным свойством которых является большая длина зоны возмущения.

2. Впервые найдены критерии проявления MOB. Они имеют безразмерный вид и применимы для описания MOB в разных газах.

3. Определены условия, при которых ОПР эффективно 30 %) преобразует И-П лазерное излучение в УВ, что является необходимым условием действия MOB.

4. Впервые обнаружена КВ, которая формируется перед движущимся ОПР в результате действия MOB. В противоположном направлении УВ имеют диаграмму направленности. Длина КВ много больше длины отдельных УВ, из которых она сформировалась. В отличие от УВ, давление в КВ максимально на заднем фронте, то есть вблизи ОПР.

s

5. Впервые показано, что при амплитудной модуляции И-П лазерного излучения в виде цугов импульсов, в спектре цугов УВ на частоте повторения цугов F в результате действия MOB появляется сильная компонента, доля мощности которой пропорциональна частоте f лазерных импульсов в цуге. Это решает проблему создания точечных источников инфразвука с высоким КПД. В известных ранее методах амплитудной модуляции звука доля мощности на частоте F имеет зависимость - F/f, КПД таких источников низкий - менее 1 %.

6. ОПР является новым источником звука. Впервые показано, что эффект Доплера неприменим к движущемуся ОПР, если действует MOB. Лишь при определенном сочетании параметров ОПР ведет себя как обычный акустический источник.

7. Впервые выявлен эффект - движущийся в газе ОПР создает канал с низкой плотностью, в котором газ ускорен до ~ 2.5 км/с. Найдены критерии эффекта.

8. На основе ОПР и MOB предложен новый подход к решению проблемы лазерного воздушно-реактивного двигателя. При импульсном подводе энергии MOB обеспечивает постоянно действующую силу тяги, которая в несколько раз превышает достигнутый для этих двигателей уровень и составляет ~ 2000 Н/МВт. Матричная структура рефлектора позволяет управлять траекторией полета.

9. Впервые предложен новый тип разряда - лазерно-микроволновой разряд (JTMP). Движущийся ОПР создает след ионизованного газа с низкой плотностью к высокой температурой, в объеме которого поглощается более мощное СВЧ излучение, вводимое симметрично через боковую поверхность канала. В ЛМР СВЧ разряд локализован в границах канала, и ЛМР движется в газе. В ранее известных методах лазерного поджига СЧВ разряд выходил за пределы искры.

Достоверность Выводы диссертации основаны ка результатах, полученных теоретически, с использованием компьютерного моделирования, подтверждены в экспериментах.

Практическая ценность работы

Работа находится на стадии фундаментальных исследований. ОГ1Р и MOB найдут следующие применения.

- Лазерио-микроволновой разряд открывает перспективу продвижения в область больших мощностей квазинепрерывного воздействия излучения на газ.

- В лазерном воздушно-реактивном двигателе ОГ1Р и MOB позволяют: в несколько раз увеличить 'пну, избежать трудностей, связанных с ударным и термическим воздействием лазерной плазмы на оптический рефлектор, управлять траекторией полета.

- ОПР и ЛМР применимы для снижения аэродинамического сопротивления тел, движущихся со сверхзвуковой скоростью.

- Создание уникальных, не имеющие аналогов точечных источников инфра-ультразвуковнх нолей с управляемым спектром.

- Для плазмохимических технологий, а также имитации полета, представляет интерес плазменная струя и ударная волна, создаваемые движущимся ОПР.

- В физике взрывных процессов MOB позаоляет создавать протяженные зоны высокого давления в выделенном направлении.

£

Основные положения, выносимые на защиту

1. Механизм объединения ударных волн - преобразование высокочастотных пульсации ОГ1Р в низкочастотные квазистационарные волны. В сплошной среде периодически создаются ударные волны (УВ), начальная скорость которых больше скорости звука С0. Скорость V0 перемещения источника УВ меньше Со. Объединяясь, УВ создают низкочастотную КВ, если параметры ОГ1Р соответствуют критериям механизма. MOB действует в разных средах, при различной энергии источника УВ.

2. Критерии MOB: ОПР создает КВ при ю0 55 2.5-М0> со > со2 =5.88 (1 - М0)15, где Mo~V0/Cö, co^f-Rd/Co - безразмерная, а f размерная частота И-П излучения, Rd -динамический радиус искры. Левая часть - условие стабильной генерации УВ, правая - критерий объединения УВ в КВ. Переходная область - coi =0.65 (1 - М0)

< со < са2 - здесь по мере приближения со к со; влияние MOB уменьшается, а при со

< С0[ УВ не взаимодействуют. Критерии применимы для различных газов.

3. Свойства КВ. ОПР, движущийся с дозвуковой скоростью \VC0~ О.б-г-О.98, создает перед собой область высокого давления - КВ. Передний фронт КВ имеет скорость С0, задний - V0. Давление в КВ минимально на переднем фронте, максимально на заднем, через который в КВ закачиваются УВ. На асимптоте распределение давления в КВ не меняется со временем. Характерная длина КВ равна ~ 20-Rd. Движущийся ОПР создает КВ в виде сегмента шара, а неподвижный ОПР - в виде шара. Параметры подобия для КВ - М0, со.

4. Новые эффекты, основанные на действии MOB.

- Эффекг Доплера для ОПР ограничен действием MOB: нелинейное взаимодействие ударных волн вблизи ОПР сопровождается искажением формы сигнала, регистрируемого датчиком. Эффект применим при со0 > © < Щ-

- Эффект ускорения. Перемещающийся ОПР создает "вакуумный" канал с низкой плотностью и высокой температурой, в котором распадающаяся лазерная плазма ускорена в направлении, противоположном движению ОПР до ~ 2.5 км/с. Ускорение происходи! в результате истечения газа из области высокого давления в канал. Создана модель, описывающая параметры струи и критерии ускорения.

- ОПР - точечный источник инфразвука с рекордной эффективностью. Цуги лазерных импульсов, повторяющиеся с частотой F«f, создают цуги УВ. В результате действия MOB доля Ьа мощности акустического поля на частоте F растет ba ~ f и может достигать значения ~ 0.8. В известных ранее методах обратная зависимость и ba~-F/f «1. ОПР может создавать звук в диапазоне инфра-ультразвуковых частот.

5. Лазерно-микроволновой разряд (ЛМР). Движущийся ОПР создает в газе "вакуумный" канал (ионизованный газ с низкой плотностью, высокой температурой), в котором поглощается более мощное СВЧ излучение, вводимое аксиально-симметрично через боковую поверхность канала. Канал локализует СВЧ разряд. ЛМР эффективен на правой ветви СВЧ аналога кривой Пашена.

6. Модель, которая позволяет определить параметры лазерного излучения, оптимальные для создания мощного (десятки и более кВт) ОПР в воздухе (длительность импульсов ~ 0.2 - 1 мкс, частота повторения f ~20 - 100 кГц), основные характеристики "вакуумного" канала. Его длина ограничена турбулентным тепломассопереносом, характерное время составляет ~ 1 - 2 мс.

Личный вклад диссертанта На защиту выносятся результаты исследований, проводившихся диссертантом лично или под его научным руководством. Диссертант, с помощью совместно разработанной с профессором д.ф.-м.н. Гулидовым А.И. математической модели, обнаружил и исследовал механизм объединения волн и его критерии, выявил эффект ускорения лазерной плазмы и ограничение эффекта Доплера, эффект одновременной генерации ультразвука и инфразвука. Разработал схему ввода мощного СВЧ излучения в лазерный канал и предложил лазерно-микроволновой разряд. Диссертантом проведено обоснование экспериментов по проверке защищаемых положений, созданы физические модели. Диссертант проводил расчеты, участвовал в экспериментах и в обработке результатов измерений. Внес основной вклад в подготовку статей. Работа выполнена в рамках: Государственной Программы "Планета" - ответственный исполнитель от ИЛФ СО РАН; четырех РФФИ проектов - научный руководитель; интеграционного проекта СО РАН №152 - ответственный исполнитель, ученый секретарь. Основные эксперименты проведены на стендах ИЛФ СО РАН и ИТПМ СО РАН при активном участии заведующих лабораторий Грачева Г.Н. (методы создания ОПР), Запрягаева В.И., Бойко В.М. и их сотрудников.

Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: International Symposium «Modem problems of laser physics», Novosibirsk, 1995, 1998, 2000, 2004; III Международное рабочее совещание «Генераторы термической плазмы и технологии». Новосибирск, 1997; Международная конференция «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул», Томск, 1997, 2001, 2003; конференция по физике низкотемпературной плазмы, Петрозаводск, 1998; International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers GCL/HPL'98, GCL/HPL'2002, GCL/HPL'2004; The I Workshop on "Perspectives of MHD and Plasma Technologies in Aero-space Application", Moscow, IVTAN, 1999; "The Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications", Moscow, IVTAN, 2000, 2001, 2002, 2003, 2005; семинар в Институте гидродинамики СО РАН, 2002; Int. Conference LAT-2002, Moscow, June 22-27, 2002; Семинар "Акустика неоднородных сред - VII", Новосибирск, 2000; 2002; 2004; ICMAR 2004, Novosibirsk; Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Trov, New-York, Oct. 11-14, 2004; Интеграционный проект CO PAH Ka 152; РФФИ поддержал четыре проекта, которыми руководил диссертанг.

Публикации. Основной материал диссертации опубликован в 33 научных работах, среди которых 28 статей, 5 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 9 глав с выводами по каждой из них, заключения, списка литературы. Она изложена на 307 страницах машинописного текста, включает 115 рисунков и список литературы из 271 наименования.

я

&

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приводится постановка задач и аннотация работы по разделам. Дана оценка новизны и практической ценности полученных результатов, сформулированы защищаемые положения.

Часть первая посвящена теоретическому и экспериментальному обоснованию метода квазинепрерывного импульсно-периодического ввода энергии в газ в лазерно-микроволновом разряде большой мощности. Квазинепрерывность означает, что плазма существует во время паузы между импульсами и плазменная область непрерывно перемещается в пространстве или покоится. Параметры плазмы сильно пульсируют. Использование лазерного и более мощного СВЧ излучения, генераторы которого имеют высокий КПД, открывает перспективу решения проблемы продвижения в диапазон больших мощностей воздействия на газ и практического применения механизма объединения волн.

Первая глава содержит обзор и анализ литературы по теме диссертации. Проведен анализ актуальных задач, основанных на идее ввода энергии лазерного излучения в сверхзвуковой поток газа У0 > 340 м/с. Из рассмотрения различных режимов оптических пробоев газа следовало, что в диапазоне скоростей ~ 100 — 2000 м/с отсутствует механизм переноса плазменного фронта навстречу лазерному излучению. Это делало невозможным использование непрерывного излучения. В известных режимах скорость менее ~ 100 м/с или более - 2 км/с. Квазинепрерывный ввод энергии лазерного излучения в газовый поток возможен при большой частоте оптических пробоев в фокусе, который перемещается относительно газа.

Проведено сопоставление ОПР с известными типами оптических разрядов. Фундаментальное и прикладное значение имеет свойство ОПР быть как неподвижным, так и перемещаться относительно газа с большой скоростью, в том числе сверхзвуковой. Максимальная скорость ограничена мощностью излучения. При этом существует две основных схемы перемещения ОПР относительно газа: фокусное расстояние постоянно, ОПР горит в набегающем на него потоке; ОПР горит в движущемся фокусе, а газ может покоиться. Сделан вывод об актуальности продвижения в диапазон больших мощностей квазинепрерывного воздействия излучения на газ с использованием лазерного и СВЧ излучений. Основную роль в энергетическом балансе играет СВЧ. ОПР лишь создает протяженный канал для поглощения СВЧ.

Показано, что открытый диссертантом механизма объединения волн имеет фундаментальную научную значимость и позволит решить ряд задач в области создания уникальных источников звука, в аэрокосмическкх приложениях (лазерный двигатель, имитация полета ракеты), в физике взрывов - создание протяженных областей высокого давления с диаграммой направленности.

Во второй главе на основе теоретического анализа поглощения излучения в режиме светодетонационной волны (СДВ) разработана физическая модель, устанавливающая оптимальные соотношения между параметрами лазерного излучения (мощность, длительность) системы фокусировки, давлением воздуха или аргона и длиной Ь лазерных искр, создаваемых ОПР. Показано, что затраты энергии сильно растут в зависимости от Ь. Сделан вывод, что для создания ОПР с

длиной искр Ь » 0.5-г-З см требуется импульсно-периоднческое излучение со средней мощностью \¥с» 5+50 кВт - в воздухе и \УС « 0.7+5 кВт в аргоне. Модель позволяет, н зависимости от Ь, определить оптимальную мощность V/ и длительность 1, лазерного импульса. Эти параметры изменяются в диапазоне: \У « 50+1000 кВт - в аргоне 2+30 МВт - в воздухе при ^ « 0.3-5-1 мкс. Модель

подтверждена экспериментом, в котором исследовалась длина лазерной искры в воздухе в диапазоне давлений Р0 = 0.05 - I атм. Опыты проводились с использованием импульсов С02 лазера с энергий до ~ 7 Дж при длительности импульса - 1 мкс, передний пик ~ 200 не. При фиксированном диаметре луча на линзе( ~ 3 см) в опытах варьировалось фокусное расстояние.

В третьей главе рассматривается предложенный диссертантом новый тип разряда - лазерио-микроволновой разряд (ЛМР). Схема ЛМР показана на рис. 1.

СЕЧ

Рис. 1а Схема ЛМР. Fi, F2 - фокальные области лазерного и СВЧ пучков; V0 -скорость движения Fi и F2 относительно газа.

Идея ЛМР состоит в следующем. ОПР, движущийся в газе со сверхзвуковой скорость, в результате расширения лазерной плазмы создает неразрывный "вакуумный" канал с низкой плотностью ионизованного газа и высокой температурой. И-П СВЧ излучение с длиной волны, сравнимой с диаметром канала, вводится в канал через его боковую поверхность аксиально симметрично с использованием фокусаторов типа аксикон [16]. ЛМР должен удовлетворять следующим требованиям. Зона ввода СВЧ энергии непрерывно перемещается с той же скоростью, что и ОПР (до ~ нескольких км/с), ее длина до ~ нескольких метров. СВЧ разряд ограничен размерами канала. Локализация СВЧ разряда в канале достигается за счет того, что концентрация газа Na в канале много меньше (в ~ 10 - 20 раз), чем в невозмущенном газе N0. Причем N0 соответствует правой ветви СВЧ аналога кривой Пашена. Относительная напряженность E/N СВЧ поля должна удовлетворять условиям E/N¡cp < E/N < E/N0, где E/NKP - значение критическое по СВЧ пробою. СВЧ импульсы имеют длительности ~ 1 мкс и большую частоту повторения ~ десятки кГц. В результате СВЧ разряд формируется в канале и не выходит за его пределы. Ранее лазерная искра использовалась для инициирования СВЧ разряда (см., например, [14]).

свч

свч

а)

-t-

V"

I

I

I i

bit

в)

e/n

Екр/N

R.

свч

<RK lk»rk — хсвч

Рис. 1.6 Схема СВЧ разряда в канале, который создается ОПР. Распределение по радиусу R концентрации газа N и напряженности электрического поля E/N в JIMP. No -невозмущенный газ, Rk радиус канала, Lk длинна ввода СВЧ, Екр/N - порог СВЧ пробоя газа. А) - Схема ввода СВЧ в канал; Б) СВЧ аналог кривой Пашена; В) - E/No — в невозмущенном газе; Г) — концентрация газа; Д) - E/N - в канале.

0.05 1 атм

Для создания JIMP необходима, как показано в диссертации, большая мощность лазерного и СВЧ излучений. Поэтому эксперименты постановочного характера проведены на основе изучения взаимодействия цуга СВЧ импульсов с одиночной искрой. Схема опытов и формирование СВЧ разряда в "вакуумном" канале показана на рис. 2. Параметры используемых излучений следующие. Лазерные искры создавались С02-лазером с энергией qr « 0.1-И5 Дж и длительностью Ь =0.2 - I мкс. Цуг СВЧ импульсов со временем паузы между импульсами ~ 20 мкс и более. Длина волны А. = 3,2 см, длительность th = 2 мкс, мощность импульсов 80 кВт.

Проведено экспериментальное обоснование ЛМР и представлена его модель, позволяющая оценить параметры лазерного и СВЧ излучений, необходимых для создания мощного ЛМР. Экспериментально решались следующие две задачи. Задача первая - создания вакуумного канала, способного поглощать И-П СВЧ излучение. Найдены параметры лазерного излучения, при которых движущийся ОПР формирует канал для поглощения СВЧ излучения. Определена зависимость длины искры и ее структуры (неразрывная или "четочная") от энергии лазерных импульсов, их длительности и угла фокусировки. Установлена зависимость от параметров лазерного излучения диаметра плазменного канала, создаваемого ОПР. Вторая задача - исследование поглощения СВЧ излучения в распадающейся лазерной плазме. Показано, что характерное время существования лазерной плазмы как области с пониженной плотностью частично ионизованного газа составляет ~ 1 — 2 мс. Установлено, что цуг коротких ~ 2 мкс СВЧ импульсов с частотой повторения ~ 30 кГц создает СВЧ разряд, который локализован в области пониженной плотности. Измерено поглощение СВЧ в зависимости от времени задержки относительно начала лазерной искры.

лазера

Рис. 2.а Схема моделирования JIMP. А) 1 - Фото лазерной искры 1 (2 - фокус), 3 и 4 - СВЧ линза, излучающая и приемная. Б) теневые снимки лазерной искры, 1 — каверна, 2 - УВ. В) - СВЧ разряд в каверне (фото — ЭОП). Задержка СВЧ излучения относительно лазерного импульса равна 300 мкс.

"25 мм "i

\¥г=45У0(Яг)05 [Вт], где У0 [м/с]. Параметры СВЧ следующие. Длительность импульсов < 5 мкс, частота повторения ^ ~ 30 кГц, интенсивность импульса ниже порога пробоя газа вне канала, но достаточна для пробоя среды в канале. Длина волны X = 2 - 3 см. СВЧ фокусируется на всю длину канала Ьс.

Глава четыре. В диссертации значительная часть результатов получена теоретически и с использованием компьютерного моделирования возмущений среды, создаваемых лазерной искрой. В данной главе описана применявшаяся в расчетах математическая модель. Основная часть исследований выполнена в двухмерном осесимметричном приближении. В некоторых случаях решалась одномерная задача для цилиндрической или сферической симметрии. Представлена постановка задачи, математическая модель. Численное решение уравнений основано на методах [17]. Для описания состояния среды используется лагранжев подход. Так же как и в работах [18, 19], решались уравнения механики сплошной среды. Газ вязкий, учитывалась его теплопроводность. В уравнении

Основные выводы эксперимента и модели состоят в следующем. Затраты лазерного излучения на прожигание канала ~ 1 Дж/см, распадающаяся лазерная плазма поглощает СВЧ излучение в течение 1-2 мс. Энергия лазерного импульса 5 Дж, его длительность 1г ~ 1 мкс, отношение диаметра пучка на линзе к фокусному расстоянию равно ~ 0.1 и более, длина искры Ь = 5 см. Частота повторения импульсов Г и средняя мощность И-П излучения при движении ОПР со скоростью У0 равны f = Уо/Ьь=45Уо/(чг)05 [Гц],

состояния газа для показателя адиабаты использовались табличные данные. Искра моделировалась в виде области поглощения энергии, имевшей форму сферы, цилиндра или конуса. Для решения поставленных в диссертации задач упрощенный подход оправдан по следующим причинам. Размер счетной области мог быть несколько метров, а минимальный масштаб задачи ~ 0.1 — 0.5 см (радиус искры), объем памяти задачи до ~ 400 МБ, шаг счета мал (- 10-50 не) из-за большой скорости звука в искре. Время счета одного варианта, даже в упрощенной модели, могло быть ~ 1 месяц (частота процессора компьютера - 2.8 ГГц). Учет радиационных процессов делает задачу не решаемой из-за большого времени счета. Упрощенный подход оправдан также и тем, что в энергетическом балансе искры доля излучаемой энергии мала - ~ 6 % (И.В.Немчинов) и слабо влияет на формирование УВ.

Модель тестировалась, расчеты сравнивались с экспериментальными данными, широко известными и полученными в диссертации. Сопоставление расчетов и экспериментов имеется и в других разделах диссертации, при рассмотрении полученных результатов. Предусмотрена проверка текущего состояния счета задачи на соответствие законам сохранения энергии и импульса. Вывод - модель и программа применимы для решения задач диссертации.

Глава 5 посвящена исследованию возмущений, создаваемых лазерной искрой в воздухе. Цель - получить аналитические выражения, применимые для описания возмущений, создаваемых ОПР в воздухе. Ранее известные модели ударных волн (УВ) основаны на приближениях, в которых искра рассматривается как взрыв, сферический или цилиндрический. Размеры г и врэемя t нормируются

на динамический радиус R= r/Rd, т =t/td, где Rd~(q-/Po) ' и td^R^/Co. qr -поглощаемая энергия, Po и Со — давление и скорость звука в газе, v = 2, 3 - для цилиндрической и сферической симметрии. Область применимости моделей ограничена начальной стадией т<0.2, когда искру можно считать цилиндрической и не учитывать противодавление газа. Для механизма объединения ударных волн (MOB) и ОПР существенны процессы в диапазоне 0<т<5 и до т~ 100.

Действие MOB показано для неподвижного ОПР. Цуг УВ, создаваемый цугом лазерных импульсов, формирует квазиетационарную волну (КВ) - область повышенного давления в газе, длина которой много больше длины отдельных УВ. Резонанс заключается в том, что КВ возможна в узкой области безразмерных частот 5co=5f-td повторения лазерных импульсов. При малых со УВ не объединяются, а при больших со - цуг УВ вырождается в обычную УВ. 5со зависит от скорости движения ОПР. Физический смысл резонанса — время между импульсами 1/f сравнимо с длительностью фазы сжатия t+ УВ.

С использованием экспериментальных данных и результатов компьютерного моделирования найдены аналитические зависимости, в безразмерном виде описывающие радиус УВ, длину фазы сжатия, полную длину УВ, зависимость давления УВ от радиуса, характерное время выравнивания давления в искре с окружающим газом, размер тепловой каверны искры и скорость звука в ней. Показано, что при компьютерном моделировании MOB допустимо приближение, в котором искра рассматривается как сферическая область поглощения энергии. В экспериментах использовалось излучение С02-лазера с энергией до ~ 15 Дж. Варьировалось давление газа, угол фокусировки и

энергия импульсов. Измерялось давление УВ, теневым методом регистрировалась структура плотности среды при распаде лазерных искр.

Глава 6 посвящена обоснованию механизм объединения ударных волн (MOB), генерируемых оптическим пульсирующим разрядом. Формулировка MOB, предложенная диссертантом, имеет следующий вид.

В сплошной среде последовательно создаются периодические возмущения, например, ударные волны (УВ), начальная скорость которых больше скорости звука Со- Скорость V0 перемещения области пульсаций меньше С0. УВ объединяются и создают квазистационарную волну (КВ), если параметры пульсаций и среды удовлетворяют найденным в работе критериям. В зависимости от пространственно-временной структуры пульсаций механизм проявляется в виде эффектов, основным свойством которых является большая длина КВ -области повышенного давления.

ОПР и MOB преобразуют высокочастотные пульсации среды в низкочастотные КВ, их длина много больше длины отдельных УВ. КВ может, оставаясь стационарной, перемещаться в выделенном направлении. Отличие КВ от УВ состоит и в том, что скачок давления находится не на переднем фронте КВ, а на заднем.

В главе исследуются наиболее важные свойства MOB, разработана его модель. Безразмерный вид основных формул позволяет исследовать действия MOB в различных условиях. Изучались следующие вопросы: действие MOB при неподвижном ОПР или при равномерном прямолинейном движении ОПР; условия эффективного преобразования лазерного излучения в УВ; критерии проявления MOB в различных газах и при разной энергии источника пульсаций; свойства КВ на асимптоте.

Рис.3.а Поле давления в ударных волнах, создаваемых движущимся ОПР и схема формирования КВ. Черный цвет - Р >Р0, белый - Р^ Р0. 1 - КВ, 2 - ударные волны, 3 — зона "тени" Р ~ Ро. ОПР движется справа налево со скоростью Уо= 300 м/с в воздухе, Р0 = 1 атм., энергия искр равна яг = 1 кДж, частота повторения 2.5 кГц, 11<1 = 21.5 см, 1<1 = 632.4 мкс. Безразмерные параметры — ю = 1.58, М0 = 0.882.

Рис. З.а иллюстрирует наиболее простую схему действия MOB и формирования КВ. ОПР движется в газе вдоль оси лазерного луча с постоянной скоростью V0< Со. И-П излучение с частотой f последовательно создает на оси Z лазерные искры, которые в результате теплового расширения генерируют УВ. Критерии объединения УВ выполнены для направления движения ОПР, и перед ОПР сформировалась КВ, ее длина растет со временем. КВ представляет шаровой

искры создают-сиЧ^" последовательно

сегмент, высота которого (длина КВ) и радиус шара увеличиваются. В противоположном направлении УВ образуют коническую диаграмму в результате взаимодействии УВ с задним фронтом КВ и плазменным следом, создаваемым ОПР. Длина КВ много больше длины фазы сжатия отдельных УВ и динамического радиуса Догон УВ происходит из-за разности скоростей движения фронта последовательно создаваемых УВ. Каждая новая УВ движется вначале со сверхзвуковой скоростью. В предыдущей УВ давление снизилось, ее фронт распространяется со скоростью, близкой к Со. Объединение УВ имеет резонансный характер — при определенном сочетании параметров ОПР и среды. На рис.3.б показано распределение давления в КВ. Скачок давления находится на заднем фронте КВ, через который в КВ закачиваются УВ.

1,3

1Д

1,1

-11

-120

-110

-100

-90

Рис. З.б Распределение давления газа в КВ на оси движения ОПР для времени х =t/td- Z

нормирована на Rj, отсчет Z от точки старта ОПР. Движение справа налево.

А) - воздух, Р0 = 1 атм., qr = 103 (1) и 10"3 (2) Дж, скорость М0 = 0.882 (V0 = 300 м/с),

частота повторения искр равна to = 1.58. Размерные значения параметров при qr = 1 кДж

указаны на рис. З.а, а при qr = 0.001 Дж равны го = 0.027 см, f = 250 кГц.

Б) - гелий, Р0 = 1 атм., М0 = 0.8, ю = 2.46, f = 400 кГц, qr = 0.021 Дж, У0 = 772 м/с.

Экспериментально и теоретически найдены условия, при которых ОПР стабильно генерирует ударные волны. Выводы состоят в следующем. ОПР горит будучи неподвижным или перемещаясь как с дозвуковой, так и со сверхзвуковой скоростью. При этом каждый лазерный импульс создает искру. Это следует из сверхскоростных фото разверток свечения плазмы искр. ОПР стабильно генерирует УВ, уносящие до ~ 25 — 30 % от поглощаемой в ОПР энергии, при условии, что за время паузы между импульсами фокус луча покидает тепловую каверну (низкая плотность, высокая температура) от предыдущих искр и оптический пробой происходит в плотном газе. Условия стабильной генерации УВ имеют следующий вид: со < 2,5-М0 или со < Мо/Ьх. Здесь со = ГЛ^/Со -безразмерная частота повторения лазерных импульсов, Ьх= Ь/Яа — длина искры. Первое условие применимо для коротких искр, а второе - для длинных (Ьх »1). Если эти условия не выполняются, то, как показали эксперименты, не каждая искра создает УВ, и амплитуда УВ мала.

Разработана модель, описывающая ограничения основных параметров задачи, при которых искра создает УВ с начальной скоростью много большей С0.

Максимальная длительность лазерных импульсов равна tr <0.016-tä ^ [дг /Р0 )V3,

[мкс], [атм.]. Для энергии лазерных искр qr -- 5 Дж получаем t,< 0.9 - 1,5 мкс. Область значений энергии q,-, давления газа Р0» радиуса гс зоны поглощения оценивается из следующих формул.

^„»0.05.^- [см] 0.316^| Лсм].

УВ формируется при любом г0> значение которого находится между этими кривыми правее точки их пересечения. Независимыми являются два параметра из трех. Справедливость формул подтверждена экспериментально.

Критерии проявления MOB, общие для разных газов и энергии пульсаций, найдены на основе использования полученных в диссертации экспериментальных и расчетных данных о параметрах УВ. Применимость критериев проверялась путем многочисленных расчетов и в эксперименте (см. ниже). Для большей общности результатов форма искр моделировалась шаром, варьировалась скорость (V0) ОПР, частота f повторения искр, их энергия qr = 0.001 ч- 1000 Дж. Расчеты проведены для воздуха, ксенона, аргона, гелия, у которых скорости звука сильно отличаются - С0 = 340, 169, 316, 965 м/с. Критерии проявления MOB можно выразить через скорость М0 и расстояние Zs - Z/Rd между искрами

М

0.4 <ZS < 0.2--. (1)

(1-А/о)

Этот вид больше подходит для описания последовательной детонации точечных зарядов. Для ОПР более удобны М0 и безразмерная частота лазерных импульсов СО ~ f-Rd/'Co. Параметр М0 имеет особое значение - MOB действует и создает КВ при М0 < 1. Формулу (1) можно представить в виде

2.5-Мо > со > 5.88 (1 - Mo)1'5 (2)

0.56 < М0 < 1 (3)

Выражение (2) показано на рис. 4. Зависимости для эффекта Доплера рассматриваются в главе 8. Левая часть (3) следует из (2), Мо=0.5б это точка пересечения кривых двойного неравенства (2). Правая часть (3) - условие действия MOB. Левой части (2) соответствует- линия cd0, ниже которой ОПР стабильно генерирует УВ. Правая часть (2) выделяет область (М0, со) (выше кривой СО2), в которой УВ объединяются и создают КВ. При частоте пульсаций СО > СО2 каждая вновь созданная УВ догоняет задний фронт КВ в течение одного периода 1/С0. MOB действует и создает КВ в области, находящейся правее точки пересечения кривых со0 и СО2 при М0 <1. Ниже кривой C0j ~ 0.65 (1 - Mq) УВ не взаимодействуют между собой. Между кривыми 001 и ©2 расположена переходная область, где взаимодействие между УВ уменьшается по мере удаления от СОг- Вблизи СО2 УВ догоняют КВ в течение нескольких периодов.

Рис. 4 Граничные частоты со MOB в зависимости от скорости Мо ОПР. MOB действует в области, находящейся правее точки пересечения кривых СОэ и <й2 при Мо <1. Ниже линии Юо ОПР стабильно генерирует УВ, ниже кривой Cöi - УВ не взаимодействуют между собой, выше tö2 УВ создают КВ. Точка "+"- расчет ОПР в воздухе при qr - 0.001 и 1000 Дж (см. рис.З). Группа точек - расчет для гелия - 0, ксенона Д, А.; аргона - О, • темный фон обозначений - УВ создают КВ, светлый - не создают КВ. Параметры близки к эксперименту, где средняя мощность ~1.5 кВт, энергия импульсов -0.015 - 0,1 Дж. Точки на кривых 1,2, 3, точка 4 - эксперимент с ОПР, движущимся в аргоне. Точки • -ОПР создает КВ, О и х- не создает. Кривая 1 - f=25 + 30 кГц, W^750 Вт, 2 - f=12 + 15 кГц, Wjä 580 -670 Вт. 3 - f=12 кГц, Wr~ 200 Вт. Точка 4 -1=6.5 кГц, 550 Вт. Точки на линии 5 - ОПР в струе аргона. ■ -последовательная детонация 2 зарядов в воде [20]. * - нет КВ, ОПР в смеси 72 %Не+28 %Ar, Р„--=1 атм., Со~530 м/с, V0=260 и 310 м/с, f=25 кГц. Эффекта Доплера проявляется ниже кривой oj. о>п - предельная частота, воспринимаемая приемником, соответствует излучаемой он. ОПР приближается со скоростью Мо к неподвижному датчику. Точки "х" на линии 3 и "*" - параметры (си, Мо) ОПР в эксперименте и расчете. Им соответствуют воспринимаемые датчиком частоты "4-" и "*" - расположены выше. В расчете принято - f—12.5 кГц, qr=0.01 Дж, Ar, Ро=1 атм.

Представленные на рис. 4 результаты расчетов свидетельствуют о применимости критериев (2) для разных газов. Здесь каждой точке на плоскости {Мо, СО} соответствует множество комбинаций независимых размерных величин -Vo, f, qr. Po, Po, Yo > где p0, Yo - плотность газа и показатель адиабаты. Например, точка "+" относится к двум расчетам для воздуха при энергии искр qr =1 мДж и 1 кДж. Для этого случая на рис.З .6 показано распределение давления в КВ в один

и тот же момент времени т (длина и время нормированы на и То есть имеет место подобие в динамике формирования КВ.

Как видно из рис. 4, формально ОПР может создавать КВ и в неподвижном газе. Ограничение на стабильность формирования УВ можно снять (см. ниже), если в зону горения ОПР подавать узкую ~ 0.3 К^ струю газа, скорость которой удовлетворяет условию > 0.4- со (см. (2)). УВ выходят из струи через боковую поверхность и объединяются в условиях неподвижного относительно ОПР воздуха. Поэтому в правой части выражения (2) значение М0= 0 является обоснованным. Для этого случая можно выделить три диапазона частот: о < 0.65 -- УВ не взаимодействуют между собой; 0.65 < ю < 5.88 - переходная область, УВ частично объединяются, КВ содержит сильные пульсации давления; со > 5.88 -УВ объединяются в КВ.

Практическое применение критериев (2) показано для задачи: задана средняя мощность \УГ лазерного И-П излучения, скорость У0 движения ОПР, давление Р0 и сорт газа, а значит Со. Энергия и частота повторения Г импульсов, при которых ОПР горит и создает перед собой КВ, равны.

(4,

(с.-*.) С-а-м.г

3534-СУ ■ (l -М ) (С„-Л/Vs - „« </¿1250--^-(5)

<W,iP.r {K/PJ

Подбором частоты повторения импульсов и скорости движения ОПР можно создать условия, когда передний фронт ударной волны догоняет фазу сжатия предшествующей УВ. Но не ее передний фронт. Если же происходит догон фронтов цуга ударных волн, то формируется интенсивная УВ с малой длительностью фазы сжатия. Отметим, что критерии (1) или (2) применимы для последовательной детонации зарядов в воде. Это следует из проведенного диссертантом анализа эксперимента [20], в котором наблюдался догон фронтов УВ при детонации 2 зарядов.

Свойства КВ в различных газах и при разных значениях q.. и V0 исследовались с использованием компьютерного моделирования. Показано, что независимо от сорта газа и qr> динамика формирования КВ и ее структура описывается двумя параметрами: безразмерной скоростью М0 и частотой его пульсаций СО. Если заданы значения параметров ОПР и среды (Мо, со), то для момента времени т — \J tj = const распределение возмущений будет подобным по пространству. При этом значение qr и газы могут быть разными. Эго справедливо при т > 10, когда перестает изменяться форма КВ. При движении ОПР длина КВ растет со временем линейно Ls ~ (1 - М0) т + bj (Ъ; ~ 0.5 - 1), при т > 80 - Ls ~ (1 -М0) т и не зависит от параметров ОПР и сорта г аза. На асимптоте т > 100 длина КВ и давление в ней зависят в основном от Мо- На рис. 5 показаны распределения давления в КВ и ее длина.

IS

1 Р-Р0 Ро

од

0,01

0,001 --1__1-1—1—1 1 1 1 .,, ....> „.1 111

од 1 ю

Рис. 5.а Длина КВ (нижняя группа кривых) и отношение Ь5 к разности скоростей звука и движения ОПР (верхняя группа) в зависимости от времени т. Параметры ОПР в расчете указанны в таб. А). Длина нормирована на время на Обозначения: Z^ -расстояние между центрами искр, и — динамические значения радиуса и времени, Г и qr — частота повторения и энергия искр, со - Г^а - безразмерная частота. Штриховая - Ь3/(1-М0) = т.

Рис. 5.6 Скачок давления в КВ, отсчитывается от заднего фронта КВ. Расчет для разных газов, энергии искр, скоростей движения ОПР (см. таблицу Б)). Длина нормирована на к<1.

Таблица А)

Симв. Газ У0, м/с £ кГц сг.дж Мо со СМ 1(1, МКС

• Воздух 300 250 0,001 0,882 0,558 1.58 0,215 6,32

■ Воздух 300 20 1,16 0,882 0,664 1.33 2,26 66,5

п Воздух 320 10 16 0,941 0,59 1.6 5,42 160

* Воздух 300 10 100 0.882 0,3 2.94 10 294

о Воздух 300 2.5 1000 0,882 0,558 1.58 21,5 632,4

Л Аргон 260 66.7 0,025 0,823 0,62 0,754 0,629 19,9

▲ Гелий 772 400 0,021 0,8 0,325 2.46 0,593 6,14

Воздух 250 20 3,81 0,735 0,372 1.98 3,36 99

а Воздух 250 66.7 0,1 0,735 0,375 1.96 1 29,4

Таблица Б)

Символ Газ Уо, м/с 300 £ кГц 0, Дж Мо (О К<ь см Га, мкс

■ Воздух 20 1,16 0,882 0,664 1.33 2,26 66,5

□ Воздух 320 10 16 0,941 0,59 1.6 5,42 160

* Воздух 300 10 100 0,882 0,3 2.94 10 294

о Воздух 300 2.5 1000 0,882 0,558 1.58 21,5 632,4

Л Аргон 260 66.7 0,025 0,823 0,62 0,754 0,629 19,9

▲ Гелий 772 400 0,021 0,8 0,325 2.46 0,593 6,14

УЗ

В главе 7 рассмотрен новый .эффект - формирование плазменной струи при движении ОПР в газе. Разработана модель эффекта, проведен эксперимент, подтвердивший существование эффекта. Механизм ускорения - расширение лазерных искр, при котором внутренняя энергия трансформируется в кинетическую энергию узкой струи распадающейся лазерной плазмы. Здесь отсутствуют твердые стенки, наличие которых необходимо в известных методах преобразования внутренней энергии газа или плазмы в направленный поток.

Рис. б. Схема ускорения лазерной плазмы оптическим пульсирующим разрядом. 1 — "последняя" искра в момент окончания лазерного импульса; 2 - искра, которая будет создана следующим импульсом, 3 - граница "вакуумного" капала, создаваемого движущимся ОПР, 4 - плазменная струя, 5 - И-П лазерное излучение для случая фокусировки аксикоиом.

Эффект иллюстрируется на рис. б. И-П лазерное излучение создает движущийся вдоль луча ОПР, в следе которого формируется "вакуумный" канал, имеющий свойства, отличные от окружающего газа: низкая плотность р « Дь высокая температура, давление ~ Р0, скорость звука С»С0 (Pq ~ давление невозмущениого газа). Внутренняя энергия лазерных искр преобразуется в кинетическую энергию узкой струи с участием "вакуумног о" канала, на "мягких" стенках которого плотность газа скачком возрастает от р до (контактный разрыв). Каждая лазерная искра создает на торце канала схачок давления (~ 100 атм.) и УВ, распространяющуюся в канале и в окружающем газе. Газ ускоряется порциями от каждой искры в процессе истечения из зоны высокого давления ("последняя" искра) в канал. По прошествии некоторого времени после старта ОПР, десятки искр, отдельные сгустки ускоренного газа, объединяясь, создают в канале квазистационарное течение. Здесь также действует MOB: OI1P генерирует УВ как в окружающее пространство так и в канал. В канале УВ, объединяясь, создают КВ, максимальная скорость ионизованного газа в ней ограничена скоростью звука в канале.

С использованием компьютерного моделирования создана модель, позволяющая определить параметры лазерного излучения и среды, при которых ОПР создает плазменную струю с требуемыми свойствами. Эксперимент, проведенный с использованием И-П лазера, подтвердил создание неразрывного канала и ускорения плазмы при горении ОПР в газовом потоке. В главе 8 Экспериментально подтвержден MOB и его критерии. Подтверждены новые эффекты, основанные на MOB: генерация ноля УВ, спектр которого

Воздух

1Ю

содержит ультразвуковую компоненту или одновременно ультразвуковую и аномально интенсивную низкочастотную (близко к инфразвуку); ограничение области проявления эффекта Доплера механизмом объединения "У В.

ОПР создавался И-П излучением С02-лазера: средняя мощность \УГ ~ 2 кВт, частота повторения импульсов Г- б - 120 кГц, длительность ~ 1 мкс, энергия qi= 15-80 мДж зависит от £ акгивная среда возбуждается постоянным электрическим разрядом, И-П генерация - за счет внутрирезонаторной модуляции добротности резонатора. Мощность лазера недостаточна для пробоя воздуха, поэтому МОВ изучался в аргоне Р0~1 атм. Опыты проведены в следующих постановках. Неподвижный ОПР горит в узкой струе, истекающей из камеры в воздух. ОПР горит в фокусе, который движется в газе со скоростью до ~ 340 м/с.

С использованием критериев МОВ разработана модель, позволяющая определить параметры И-П излучении, при которых УВ, создаваемые неподвижным ОПР, формируют в газе низкочастотную волну. Найдены условия эффективного преобразования лазерного излучения в УВ - вынос плазмы из зоны горения ОПР и малый диаметр струи. Показано, что при ~ 2 кВт и Р0 = 1 атм. частичное объединение УВ происходит при Г — 100 кГц, а полное с образованием КВ при Г > 270 кГц. Продвижение з область высоких частот затруднено условиями генерации И-П излучения. Для полного объединения УВ в КВ (при Г ~ 100 - 150 кГц и Р0~1 атм.) необходимо \УГ>10 кВт. Использовавшийся в опытах лазер позволяет наблюдать КВ при Р0<0.15 атм.

На рис. 7 показана схема экспериментов с неподвижным ОПР. ОПР, создаваемый И-П излучением, горел в узкой 4 мм) струе Аг, истекавшей в неподвижный воздух. Струя обеспечивала высокую эффективность (~ 25 %) преобразования лазерного излучения в УВ, которые выходили из струи в воздух.

ОПР, создаваемый И-П излучением генерирует периодические УВ, спектр которых находится в области ультразвуковых частот, так как Г десятки кГц. Спектр имеет основную гармонику на частоте Г и г армоники на более высокой частоте. Типичные сигналы давления в УВ и их спектры показаны на рис. 8. Для создания волнового поля, содержащего низкочастотную компоненту, необходимо использовать периодические цуги лазерных импульсов, в фокусе которых горит ОПР. В этом случае появляется компонента на частоте следования цугов р1. Длительность цугов примерно раЕна времени паузы между ними. В цугах импульсы следуют с частотой { » Бь такой, что генерируемые ОПР УВ, объединяясь, создают в окружающем газе поле (в пределе - КВ), спектр которого содержит сильную постоянную составляющую. При увеличении со доля мощности на частоте Р( возрастает. В этом состоит отличие от известных методов, основанных на амплитудной модуляции высокочастотного сигнала, где доля ~ 1/£ Параметры лазера соответствовали сравнительно слабому действию МОВ, когда КВ не формируется, но в спектре появляется сильная постоянная составляющая на частоте Р]. Давление в цугах УВ показано на рис.9.

Управление спектром поля УВ и усиление объединения волн по мере роста Г показано на рис. 10. Спектры давления УВ получены с использованием спектрометра акустических полей. Оперативное (в процессе горения ОПР) управление спектром осуществлено за счет изменения частот С, Ёц и энергии импульсов излучения. Значение МОВ состоит в том, что при увеличении

г\

мощности (\^г~10 кВт) или при уменьшении давления (Р0~ 0.15 атм.) практически вся мощность акустического поля будет сосредоточена на частоте Б] цугов.

импульсно-периодическое лазерное излучение, частота Г

А)

цуги лазерных импульсов повторяются с частотой Е|« Г цуг Г N1 Е,=1/Т,

Б)

пакеты цугов повторяются с частотой Ез«^« Г

Г

цуг

пшп шип шиш ТТТТП ШИП 11111111

Р2=1АГ3

и-Т2- -р.

В)

период пакета цугов

Рис. 7.а Схема лазерных импульсов. А) - И-П излучение. Б) — Модуляция И-П излучения с частотой Бь В ) — двойная модуляция с частотами Бх» Бг.

ОПР

^ датчик УВ

датчик

лазерного

излучения

плазменная струя

видио камера

Рис. 7.6 ОПР создается И-П излучением СОг-лазера в струе аргона, истекающей в воздух со скоростью до ~400 м/с. Расстояние от датчика давления до ОПР 5-100 см.

Рис. 7.в Теневой фотоснимок ОПР (свечение) и создаваемых им УВ [21]. ОПР Г=45 кГц горит в струе аргона (диаметр - 4 мм), истекающей в воздух.

п

-['"П ТГЧТр' Г") I I И ||| 'Т ) I I пп|

1 10 и кГц 100 1000

Рис.8.а Изменение во времени давления и спектров периодических УВ, создаваемых ОПР при разных частотах повторения лазерных импульсов. Диаметр струи <1 = б мм, скорость Уо = 100 (А) и 200 (Б и В) м/с. Кт = 5 см - расстояние от датчика до ОПР. 8с — отношение мощности ударных волн в спектральном диапазоне от 0 до Р к полной мощности волн. \*/г, Wa — средняя мощность поглощаемого И-П излучения и акустического поля, Ва - интегральная по спектру интенсивность УВ.

A) - Шс=535 Вт, яг=70.4 мДж, \У»=58.2 Вт, Ва= 152.67, Дб. Б) - \УС=1290 Вт, яг=25.5 мДж, У/а=147 Вт, Ва=156.74 Дб.

B)-\Ус=1337 Вт, Яг=11.5 мДж, Wa=50.5 Вт, Ва=152.14 Дб.

2.4

Р-Рр| атМ 0,05

Л) -1*532 кгц,1Ч*15,те»285 икс, в=1д7,1 дБ, у8=2ш м/с

■ > > 250 270 I 280

............1.....«

ч

Р

!ЙЦ

МКС

800

1000

1200 1400

Р-Р0, атм кГц,№=9,Т5-8бике, В=151 дБ, Уг=300 м/с

1100

0,03

0,02

0,00

С) - £=97 *Гц,Н-30,Т®-280 икс, В=14Р.б2 дБ, \о=1СЮ м'(

-0,02

мкс

400

500

600

700

800

Рис.9. Дазление УВ а цугах, которые создаются цугами лазерных импульсов. Уо -скорость струи, 11хп = 5 см. N - число импульсов в цуге, частота повторения цугов р1 = 1.2 кГц, Тб — их длительность. \УГ> \Уа - средняя мощность поглощаемого И-П излучения и акустического поля, В — интегральная по спектру интенсивность УВ. А) - (0=1.16, \УГ=735 Вт, яг=40.8 мДж, \¥А=161 Вт. Б) - со=2, \УГ-353 Вт, Ч,==32 мДж, \Уа=39.2 Вт. С) - (0=1.9, \УГ=536 Вт, чг-30 мДж, \Уа=28.6 Вт.

2-М

150 140 130 120 110 100 90

в, ДБ ! |

• Ю=1.07, =52 кГц, ^=1.2,^=0.036 /

А)

.....Ат-—

Е»=5 см ; ; Гс, кГц

150 140 130 120 110 100 90

В, дБ : :

О <0=0.55, £=25 кГцК1=1.2,Рз=0.03б

А ю=0.33, £=25 кГц, Г1=0.03б

; ; Ч Б)

; /!

/ "Л. ^ч./ У

У | см I ........1 ........! ........ Гс. кГц ........

0.01

0.1

10

100 0.01

0.1

10

100

Рис. 10 Спектры поля УВ, создаваемых ОПР. Получены с использованием спектрометра. Скорость струи Уо=110 м/с,. Ят=5 см - расстояние от ОПР до датчика. £ СО - частота повторения лазерных импульсов, Б! и Бг [кГц] — частоты модуляции излучения. ДУГ -поглощаемая мощность. А) - — \УГ =308 Вт, яг=35 мДж, число импульсов в цуге N=15. Б) - "о" - \УГ=200 Вт, яг=42 мДж, N=8, В3=147 дБ Вб- интегральная по спектру интенсивность поля УВ.

Экспериментальная проверка МОВ и его критериев проведена для ОПР, движущегося в Аг (Ро=1 атм.) со скоростью до У0 ~ 340 м/с. В диссертации представлено обоснование эксперимента. ОПР горел в фокусе И-П излучения, который перемещался навстречу лучу с помощью оптического телескопа [22]. Энергия искр - десятки мДж, длина ~ 5 мм. Каждый импульс создавал искру, а она УВ. Длина пути ОПР 50 см) ограничена условиями опытов. В зависимости от У0 и Г ОПР создавал плазменный канал или цепочку изолированных, распадающихся искр. Датчики давления находились на расстоянии 40 см от точки старта ОПР, 2 см и 5 см — от оси движения ОПР. Распределение поля возмущений плотности измерялось теневым методом. В опытах варьировалась частота И-П излучения i=: 6, 12, 15, 30 кГц и скорость У0, что соответствует (о = 0.15 — 0.6 и Мо/Со= 0—1. Результаты эксперимента подтвердили существование МОВ и его критерии. На рис. 11 показан сигнал датчика давления и теневой фотоснимок для точки (М0, со), которая удовлетворяет критерию (2). Видно, что перед движущимся ОПР сформировалась КВ, а датчик регистрирует сигнал, длительность которого существенно превышает длительность фаз сжатия отдельных УВ. Видно, как УВ догоняет задний фронт КВ, длина которой растет по мере движения ОПР. УВ максимальной амплитуды соответствует прохождению ОПР вблизи датчика. Различие периода регистрации УВ связано с проявление эффекта Доплера (см. ниже). Проведены опыты с ОПР, движущимся со скоростью ~ 340 м/с в смеси 28 %Аг + 72% Не, где скорость звука существенно больше, чем в Аг. УВ не объединялись, так как М0 мало, критерии (2) не выполнялись. На рис. 4 показаны экспериментальные точки (со, М0), для каждой из которых имеется сигнал Р(0 и теневой снимок. Из анализа этих данных следует, что при а <(й\ УВ не взаимодействуют, в области со1<со<со2 - появляется постоянная составляющая Р(1), а при та>со2 формируется КВ. Это подтверждает достоверность критериев (2) МОВ.

2.5

Рис. 11 Сигнал датчика давления (А) и теневой фотоснимок (Б) ударных волн и каверн, которые создает ОПР в Аг. Движение справа налево. УВ объединяются перед ОПР. А) Уо~316 м/с, Г=15 кГц (М0= 0.98, со=0.35), поглощаемая энергия импульсов яг=45 мДж. Б) Уо~ 305 м/с, Г=30 кГц (М0 = 0.95, со = 0.595), яг = 26 мДж. Горизонтальный размер фото 10 см.

7 С

É4

Рис. 12 Расчет давления в точке с координатами Z-50 см, R=4 см. ОГ1Р приближается со скоростью V0"200 м/с. Энергией импульсов qr — 15 мДж, f=12.5 кГц. 1 - ближняя зона, 2 - дальняя зона.

В диссертации на основе критериев MOB, расчетов и экспериментов проведен анализ эффекта Доплера для движущегося OI1P. Эффект Доплера (далее - эффект) заключается в различии частот - излучаемой источником со звука и регистрируемой приемником to„. Рассмотрена задача - к неподвижному датчику приближается ОПР со скоростью М0. При сравнении с формулой Доплера ш„ = со /(1 — М0) (частоты безразмерные) в качестве <оп принималась частота прихода У В на датчик. Результаты представлены на рис. 4 и рис. 12. Эффект проявляется и частота прихода УВ на датчик соответствует формуле, если УВ не взаимодействуют. То есть точка (со, М0), характеризующая OIIP и среду, находятся в области D, расположенной ниже кривых соа и СО] (см. рис. 4). При о > со0 ОПР нестабильно генерирует УВ, а при со > coj MOB искажает периодичную структуру регистрируемого сигнала. Как видно из рис. 12 перед ОПР формируется область, состоящая из двух зон. К ОПР примыкает короткая зона, где давление регулярно пульсирует. Пульсации давления в дальней зоне не соответствует эффекту, ее длина растет со временем. В эксперименте, так же как и в расчете, датчик регистрирует приход УВ от первой искры, затем (в дальней зоне) давление нерегулярно пульсирует на очень малом уровне. По мере приближения со к кривой со2 действие MOB возрастает, в сигнале появляется постоянная составляющая. При со>Ш2 ОПР создает КВ, в которой давление пульсирует лишь на заднем фронте (см. рис. 11). Физический смысл ограничений эффекта состоит в следующем. Ударные волны нелинейно взаимодействуют вблизи ОПР ~ (5 - 10)-Rd, что приводит к искажению формы сигнала, который регистрируется удаленным датчиком.

В главе 9 рассмотрено применение ОГ1Р и MOB в лазерном воздушно-реактивном двигателе (ЛВРД) и в акустике инфразвуковых волн. В ЛВРД в качестве источника энергии используется К-П лазерное излучение, а в качестве рабочего тела - атмосферный воздух [23]. Тяга возникает под действием периодических УВ, создаваемых лазерными искрами. Кормовая часть КА является оптическим рефлектором, фокусирующим излучение вблизи его повсрх-

Л7

ности, и приемником механического импульса. Удельная сила тяги, характеризующая эффективность использования лазерного излучения, равна J ~ 500 Н/МВт. Необходимы импульсы с энергией ~ 200 кДж и f ~ 100 Гц [23]. Рефлектор подвергается сильному термическому (плазма) и динамическому воздействию.

Новый подход к решению проблемы ЛВРД на основе OI1P и MOB позволяет устранить указанные трудности и увеличить эффективность использования лазерного излучения до J ~ 2000 Н/МВт, управлять траекторией полета. MOB преобразует энергию взрывных процессов (в данном случае ОПР) в постоянную силу, ускоряющую КА. На рефлектор воздействует КВ. Для работы ЛВРД перспективны мощные газодинамические лазеры, которые могут генерировать импульсы с частотой до f « 100 кГц [13]. Их использование, как следует из модели, эффективно при матричной структуре рефлектора (МР). На вход МР, состоящей из N < 10 рефлекторов, поступает И-П излучение с энергией импульсов qr» 200 Дж и частотой f ~ 100 кГц, средняя мощность равна WM » 20 МВт. Лазерный импульс делится на N частей. ОПР горит в каждом рефлекторе в газовой струе, инжектируемой по центру. Струя выносит плазму из зоны горения ОПР, что необходимо для эффективной генерации УВ. Генерируемые ОПР УВ формируют КВ, которая заполняет объем цилиндра. Сила постоянна во времени, если в рефлекторе создается поток газа в том же направлении, что и струя, но с дозвуковой скоростью ~ 300 м/с. В противном случае необходимо использовать цуги лазерных импульсов, которые повторяются с частотой F. В цугах импульсы следуют с частотой f » F. Разработана модель, которая позволяет рассчитать параметры матричного рефлектора: длительность и энергию лазерных импульсов, скорость и диаметр струи, силу реактивной тяги. Показано, что для ЛВРД оптимальны короткие (~ 200 не) лазерные импульсы. Это отвечает условиям преодоления порога оптического пробоя и эффективному поглощению излучения.

Предложена модель расчета параметров излучения, при которых ОПР создает волны инфразвукового диапазона. ОПР в сочетании с MOB является уникальным акустическим источником. Он свободен от недостатков известных методов генерации низкочастотных волн: большие размеры излучателя; низкий КПД •-• F/f в случае амплитудной модуляции с частотой F « f волн. В ОПР и MOB доля мощности на частоте F, наоборот, ~ f. ОПР имеет малые размеры, может быть неподвижным или перемещаться в газе с большой скоростью. Спектр оперативно перестраивается за счет изменения параметров излучения.

Отметим основные схемы создания звука и их характеристики.

1. Неподвижный ОПР может создавать одновременно низкочастотную и высокочастотную компоненты. В акустическом поле содержится ~ 30 % от поглощаемой в ОПР мощности лазерного излучения.

2. ОПР, движущийся с дозвуковой скоростью V0 < С0, создает перед собой низкочастотную квазистационарную волну (КВ) и высокочастотное поле в направлении, противоположном своему движению. Доля мощности в КВ составляет ~ 15 % от полной мощности акустического поля. ОПР горит в движущемся фокусе лазерных лучей.

&

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создана модель взаимодействия ОПР с газом на основе MOB.

1. Резонансное взаимодействие ОПР с газом основано на механизме объединения ударных волн (MOB), который выявлен диссертантом. MOB преобразует энерг ию высокочастотных пульсаций в низкочастотные квазистационарные волны (КВ).

- Определение MOB. В сплошной среде последовательно создаются периодические ударные волны (УВ), начальная скорость которых больше скорости звука С0. Скорость V0 перемещения области пульсаций меньше С0. УВ объединяются и создают КВ, если параметры пульсаций удовлетворяют критериям. MOB проявляется в виде эффектов, свойством которых является большая длина КВ - области повышенного давления. MOB и критерии подтверждены в эксперименте.

- Критерии MOB имеют безразмерный вид, выполняются в узкой области значений частоты со и скорости Мо ОПР ("резонанс")- При этом значения размерных величин могут изменяться в широком диапазоне. Критерии применимы в разных газах для неподвижного и движущегося OIIP. Для движущегося ОПР критерии имеют вид 2.5-М0 > со > 5.88 (1 - Мо)1'5, отсюда следует ограничение на скорость 0.56 < М0 < 1 - Левая часть - условие стабильной генерации УВ, правая часть - критерий объединения УВ в КВ. В неподвижном ОПР MOB создает КВ, если со > 5.88 и ОПР горит в узкой струе, истекающей в неподвижный газ.

- Свойства КВ. Передний фронт движется со скоростью звука, задний - со скоростью ОПР. В отличие от УВ, давление в КВ минимально на переднем фронте, максимально на заднем, через который в КВ закачиваются УВ. На асимптоте распределение давления в КВ не меняется со временем. Характерная длина КВ равна ~ 20-Rd. Движущийся ОПР создает КВ в виде сегмента шара, а неподвижный ОПР - в виде шара. Доля мощности ОПР, закачиваемая в КВ, растет при уменьшении скорости ОПР. Скорость М0 ОПР и частота его пульсаций со - параметры подобия для КВ.

2. Выявлен эффект ускорения лазерной плазмы. Найдены критерии, при выполнении которых движущийся ОПР создает интенсивную плазменную струю в свободном газовом пространстве (аналог полета ракеты). Газ ускоряется при истечении из области высокого давления ("последняя" искра) в канал, создаваемый ОПР. Скорость ограничена скоростью звука в канале ~ 2 - 3 км/с.

3. Проявление эффекта Доплера для ОПР ограничено действием MOB. Ударные волны нелинейно взаимодействуют вблизи ОПР ~ lOR^, что приводит к искажению формы сигнала, регистрируемого удаленным датчиком.

4. Исследование "неподвижного" ОПР.

- Эффективность преобразования И-П излучения в УВ. Каждый импульс создает искру, в том числе и в покоящемся газе. Однако ОПР стабильно формирует УВ при малой длительности импульсов (<1 мке) и если за время паузы между импульсами ОПР смещается из каверны, созданной предшествующей искрой.

- "Неподвижный" ОПР горит в струе, истекающей в воздух. УВ стабильны при радиусе струи ~ 0.3Rj и выносе плазмы из фокуса. Для создания КВ при Р0=1 атм. требуется излучение со средней мощностью Wr~10 кВт и f~l 00 кГц. Увеличивая f

Я.З

или понижая Р0, можно уменьшить W,- Используемый лазер (Wr~2 кВт, f ~120 кГц) позволял наблюдать частичное объединение УВ в Лг при Р0~1 атм.

- ОПР преобразует И-П излучение в периодические УВ. Спектр поля УВ зависит от степени влияния MOB. Если безразмерная частота мала tu < <ùi (см. рис.4), то основная деля мощности в спектре содержится в обертонах. Основная гармоника на частоте со преобладает при ю > ©ь

- Цуги лазерных импульсов, повторяющиеся с частотой F«f, создают цуги УВ. В результате действия МОВ доля Ъа мощности акустического поля на частоте F, растет (ba~ f) и может достигать значения -1. В известных ранее методах обратная зависимость и b„—F/f «1. Управление спектром можно осуществлять за счет изменения мощности излучения и частот f, F. КПД преобразования излучения в УВ достигал в опытах ~ 25 %, а их средняя мощность ~ 160 Вт.

5. Эксперименты с движущимся ОПР (до ~340 м/с) подтвердили существование МОВ и достоверность его критериев. С использованием датчиков давления и теневых фотоснимков наблюдалось формирование КВ, переходная зона, область частот, где УВ не взаимодействуют между собой.

6. Практическая значимость ОПР и МОВ показана на примере лазерного воздушно-реактивного двигателя. Новый подход основан на использовании ОПР, МОВ, матричного рефлектора и И-Г1 излучения с энергией импульсов ~ 10-100 Дж, f ~ 100 кГц, длительность ~ 200 не. Это позволяет: в несколько раз повысить эффективность использования лазерного излучения, управлять траекторией полета с помощью двигателя, уменьшить ударное и термическое воздействие лазерной плазмы на рефлектор.

7. Предложен лазерно-микроволновой разряд (ЛМР) - движущийся ОПР создает в газе "вакуумный" канал, в котором поглощается более мощное СВЧ излучение, вводимое через боковую поверхность канала. «Значение ЛМР - продвижение в область больших мощностей квазинепрерывного воздействия излучения на газ.

- На основе экспериментов разработана модель, позволяющая определить параметры И-П излучения, оптимальные для создания ОПР.

- Движущийся со сверхзвуковой скоростью ОПР формирует неразрывный канал ионизованного газа. Разработана модель, описывающая диаметр каната, скорость звука и плотность ионизованного газа в нем. Турбулентный тепломассоперенос, время которого равно ~ 1 — 2 мс, ограничивает длину какала.

ПУБЛИКАЦИИ

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Третьяков П.К., Грачев Г.Н., Иванченко А.И., Крайнев В.Л,, Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Стабилизация оптического разряда в сверхзвуковом потоке аргона. ДАН. 1994.- г.336.-№ 4.- с.466-467.

2. Третьяков П.К., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н., Крайнев В.Л., Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Управление сверхзвуковым обтеканием тел с использованием мощного оптического разряда. ДАН, 1996, т.351, №.3, с.339-340.

3. Тищенко В.Н., Антонов В.М., Мелехов А,В., Никитин С.А., Посух В.Г., Третьяков П.К., Шайхисламов И.Ф. Микроволновой разряд в лазерной плазме. Письма в ЖТФ, 1996, т.22, в.24, с.30-34.

4. Grachev G.N., Ponomarenko A.G., Smimov A.L., Tischenko V.N., Tret'jacov P.K. Production of a Powerful Optical Pulsating Discharge (POPD) by C02 Pulse-

а

Periodic Laser Radiation in Supersonic Gas Flow. Laser Physics, 1996, v.6, №.2, p,p.376-379.

5. Тишенко B.H. Движение лазерно-микроволнового разряда в атмосфере. Ill Международное рабочее совещание «Генераторы термической плазмы и технолог ии». Новосибирск, 25-29 августа, 1997 г.

6. Tischenko V.N. A Laser-Microwave Discharge. Proceedings the Second International Symposium on "Modern Problems of Laser Physics". Novosibirsk. 1997, v.2, p.428-438.

7. Tischenko V.N., Antonov V.M., Melekhov A.V., Nikitin S.A., Posukh V.G., Shaikhislamov I.F. Absorption of high-power microwave radiation in plasma of decaying optical breakdown of gas. J.Phys. D: Appl. Phys. 1998, v.31, p.1998-2003.

8. Тищенко B.H. Лазерно-микроволновый разряд для управления полетом сверхзвуковых тел. Оптика атмосферы и океана. 1998, т.11, №2-3, с.228-233.

9. Tischenko V.N.. Influence of a Powerful Laser-Microwave Discharge Moving With Supersonic Velocity upon the Annosphere. Abstract GCL/HPL '98.

10. Пономаренко А.Г., Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Антонов В.М., Мелехов А.В., Никитин С.А., Посух В.Г., Шайхисламов И.Ф. Лабораторное моделирование лазерно-микроволнового разряда. Доклады конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск. 1998. с.277-280.

11. Ponomarcnko A.G., Tischenko V.N., Grachev G.N., Antonov V.M., Gulidov A.I., Melekhov A,V., Nikitin S.A., Posukh V.G., Shaikhislamov I.F.. The transformation of a laser-microwave discharge into gas-dynamic disturbances moving at a supersonic velocity in the atmosphere. "Perspectives of MHD and Plasma Technologies in Aerospace Application", Moscow, IVTAN, 1999, 82-92.

12. Тищенко B.H., Гулидов А.И.. Ускорение лазерной плазмы оптическим пульсирующим разрядом, движущимся в воздухе с гиперзвуковой скоростью. Письма в ЖТФ, 2000, т.26, в. 19, с.77-83.

13. Tischenko V.N., Gulidov A.I. Generation of a Plasma Jet by Optical Discharge Moving in the Atmosphere with Hypersonic Velocity. The 2 Workshop on Magneto- Plasma- Aerodynamics in Aerospace Applications". Moscow, IVTAN, 2000, p. 196-201.

14. Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Посух В.Г. Плазменная струя и ударные волны, создаваемые оптическим разрядом, движущимся в газе со сверхзвуковой скоростью. Тезисы докладов Международная конференция "Атомные и молекулярные импульсные лазеры". Томск, 10-14 сентября 2001г.

15.Тищенко В.Н., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Посух В.Г. Моделирование ударных воли при большой частоте повторения лазерных искр. Квантовая электроника, 2001, т.31, в. 4, с.283-284.

16. Tischenko V.N., Grachev G.N., Gulidov A.I., Zapryagaev V.I., Posukh V.G. Simulation of shock waves and sound of a moving laser source. Proceedings of the 3 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications». Moscow, IVTAN, 2001, p.l88-191.

17. Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Запрягаев В.И., Смирнов А.Л, Соболев А.В. Спектр ударных волн, создаваемых оптическим разрядом при высокой частоте повторения лазерного излучения. Квантовая электроника 2002, т.32, в. 4, с.329

18.Tischenko V.N., Grachev G.N., Zapryagaev V.I., Smirnov A.L., Sobolev A.V. Periodic Shock Waves Generated by an Optical Pulsating Discharge. The XIV International Symposium on Gas Flow& Chemical Lasers and High Power Laser Conference. 26-30 August, 2002, Wroclaw, Poland. Conference Digest, p2.34.

19.Tischenko V.N., Grachev G.N., Zapryagaev V.I., Smimov A.L., Sobolev A.V. A Plasma Jet and Shock Waves Initiated by an Optical Pulsating Discharge, The Experiment. The 4 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications». Moscow, IVTAN, 2002.

20. Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Запрягаев В.И., Смирнов АЛ., Соболев А.В. Лазерная генерация инфразвука точечным источником. Эксперимент. Динамика сплошной среды, в. 121. Акустика неоднородных сред. Новосибирск, 2002, с. 148 - 152.

21. Тищенко В.Н., Гулидов А.И. Преобразование лазерного излучения в низкочастотную волну сжатия, движущуюся в направлении распространения оптического пульсирующего разряда. Динамика сплошной среды. Акустика неоднородных сред, в. 121 . Новосибирск, 2002, с. 153 - 157.

22. Grachev G.N., Dernin V.N., Ponomarenko A.G., Smirnov A.L., Tischenko V.N., Tretyakov P.K. A Powerful Optical Pulsating Discharge in a supersonic gas flow and its Applications. Int. Conference LAT-2002, Moscow, June 22-27, 2002. p.259.

23. Тищенко B.H. Генерация низкочастотной волны оптическим разрядом, движущимся в газе с дозвуковой скоростью. Квантовая электроника, 2003, т.ЗЗ, № 9, с. 823 - 830.

24. Тищенко В.Н., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Смирнов А.Л., Соболев А.В. Взаимодействие периодического лазерного излучения с газом при большой частоте повторения импульсов. Тезисы докладов VI Международной Конференции. "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул". Томск ,15-19 сентября 2003 года, 64 -65

25. Tischenko V.N., Gulidov A.J. Transformation of Optical Discharge into a Low-frequency Quasi-stationary Wave Moving along the Beam. Proceedings of 5 "Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications", Moscow, IVTAN, 2003, p.313-322.

26. Тищенко B.H., Аполлонов B.B., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Меньшиков Я.Г., Смирнов A.JL, Соболев А.В. Взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом: условия стабильной генерации и объединения ударных волн. Квантовая электроника. 2004, т. 34, № 10, с. 941-947.

27. Аполлонов В.В., Тищенко В.Н. Механизм объединения ударных волн в лазерном воздушно-реактивном двигателе. Квантовая электроника. 2004, т. 34, № 12, с.1143- 1146.

28. Tischenko V.N., Grachev G.N., Zapryagaev V.I., Gulidov A.I., Smirnov A.L., Sobolev A.V. Generation of Lov-Frequericy Gas-Dynamic Disturbances by an Optical Pulsating Discharge. Proceedings XII International Conference on the Methods of Aerophysical Research. Part II. Novosibirsk, Russia, 28 June - 3 July, 2004, p.p. 178- 182.

29. Apollonov V.V., Tishchenko V.N. Stable Generation and Merging of Shock Waves for "Lightcraft" Applications: part.l. Proceedings of Third Int. Symposium on

Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct.11-14, 2004. A1P Conference Proceedings - April 27, 2005 - Volume 766, Issue 1, pp. 205-215.

30. Apollonov V.V., Tishchenko V.N. Shock Wave Merging Mode For "Lightcraft" Application. Proceedings of Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct.11-14, 2004. AIP Conference Proceedings. April 27, 2005, Volume 766, Issue 1, pp.216 -229.

31. Apollonov V.V., Tishchenko V.N. Interaction of an Optical Pulsed Discharge with Gas: Mechanism of Shock Waves Merging. Proceedings of 15lh International Conference on MHD Energy Conversion and 6th Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics for Aerospace Applications. May 24-27, 2005. Institute of High Temperatures RAS, Moscow, Russi, p.544-551.

32. Apollonov V.V., Kijko V.V., Kislov V.I., Tishchenko V.N.. Pulse-periodic lasers for Lightcraft applications. Int. Symposium. XV International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers. Proc. Prague, Chech Republic, 2004, SPIE Vol. 5777, p. 1011 -1018

33.Тищенко B.H. Эффект Доплера для оптического разряда, источника ударных волн. Квантовая электроника, 2005, т. 35, № 11, с. 1015-1018.

Список цитируемой литературы

1. Райзер Ю.П.. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: "Наука", 1974, с.308.

2. Авраменко Р.Ф., Рухадзе А.А., Теселкин С.Ф. О структуре ударной волны в слабоионизованной неизотермической плазме. Письма в ЖЭТФ, 1981, тТ.34, вВ.9, сС.485.

3. Георгиевский П.Ю., Левин В.А.. Сверхзвуковое обтекание тел при наличии внешних источников тепловыделения. Письма ЖТФ, 1988, Т. 14, В. 8, с.684

4. Борзов В.Ю., Рыбка И.В., Юрьев А.С.. Оценка энергозатрат при снижении лобового сопротивления тела в сверхзвуковом потоке. Инженерно-физический журнал. 1992, Т. 63,1 б, с. 659.

5. Артемьев В.И., Бергельсон В.И., Немчинов И.В., Орлова Т.И., Смирнов В.А., Хазинс В.М. Изменение режима сверхзвукового обтекания препятствия при возникновении перед ним тонкого разреженного канала. Механика жидкости и газа. 1989, №5, с. 146.

6. Третьяков П.К., Грачев Г.Н., Иванченко А.И., Крайнев В.Л., Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Стабилизация оптического разряда » сверхзвуковом потоке аргона. ДАН РАН. 1994, т.336, № 4, с.466.

7. Третьяков П.К., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н., Крайнев В.Л., Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Управление сверхзвуковым обтеканием тел с использованием мощного оптического разряда. ДАН РАН, 1996,т.351, №.3, с.339.

8. Myrabo L.N., Raizer Yu.P. Laser-Induced air spike for advanced transatmospherie vehicles (AIAA Paper. JSa 94-2451, 1994).

9. Борзов В JO., Михайлов B.M., Рыбка И.В. и др. Экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания препятствия при знергоподводе в невозмущенный поток. Инженерно-физический журнал, 1994, т.бб, N4.5, с. 515..

ЗЬ

10.Божков А.И., Бункин Ф.В., Коломенский Ал.А., Маляровский А.И., Михалевич В.Г. Лазерное возбуждение мощного звука в жидкости. Исследования по гидрофизике. Труды ФИ АН, 1984, т. .156, с. 123.

11. Лямшев Л.М.. Лазеры в акустике. УФН, 19S7, т. 151, вып. 3, с. 479.

12.Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Зуев В.Е., Кабанов A.M., Погодаев В.А.. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля. Новосибирск. Издательство СО РАН, 1999,259 с.

13. Аполлонов В.В., Кийко, Кислов В.И., Суздальнев А.Г., Егоров А.Б.. Высокочастотный импульско-периодический режим излучения в мощных широко-апертурных лазерах. Квантовая электроника, 2003, т.ЗЗ, в.9, с.753.

14. Батанов Г.М., Бережецкая Н.К., Бровкин В.Г., Грицинин С.И., Коссый И.А., Смирнов А.Г., Ушаков О.А.. Газодинамические характеристики инициированного СВЧ-разряда. Сб. "Радиофизика, (научно-технический сборник". АН СССР, Московский радиотехнический институт. Москва, 1991, с.53.

15.К.В. Ходатаев. Гидродинамические процессы в плазме сверхмощного высокочастотного разряда. Химическая физика, 1993, Т. 12, № 3, С. 303.

16.Коробкин В.В., Полонский Л.Я., Пятницкий Л.Н. Пробой газов и формирование сплошных протяженных лазерных искр в бесселевых пучках. Труды ИОФ АН "Нелинейные явления в лазерной плазме". М., "Наука", 1993, т.41, с.23

17. Фомин В.М., Гулидов А.И., Сапожников Г.А. Высокоскоростное взаимодействие тел. Новосибирск, СО РАН, 1999,с. 600.

18. Георгиевский П.Ю., Левин В.А. Управление обтеканием различных тел с помощью локализованного подвода энергии в сверхзвуковой набег ающий поток. Известия Академии наук. Механика жидкости газа и плазмы. 2003, № 5, с 154.

19.Мирабо Л., Райзер ТО.11., Шнейдер М.Н., Брейкен Р. Уменьшение сопротивления и энергетических затрат при выделении энергии перед тупым телом в гиперзвуковом полете. Теплофизика высоких температур, 2004, т.42, Nu б, с .890.

20. Стебновский C.B. Взаимодействие ударных волн при последовательном подводном взрыве сферических зарядов. ПМТФ, 1978, № 4, с. 87.

21.Пономаренко А.Г., Третьяков П.К., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н., Иванченко А.И., Крайнев В.Л., Посух В.Г., Тищенко В.Н., Яковлев В.И. "Формирование и исследование энергетических характеристик мощного оптического пульсирующего разряда в сверхзвуковом потоке". Отчет по теме "Планета", ИТПМ СО РАН, ИЛФ СО РАН, Новосибирск, 1994 г., 83 с.

22.Г.Н. Грачев, А.Г. Пономаренко, А.Л. Смирнов, П.А. Стаценко, С.И. Трашкеев Оптическая система быстрого перемещения фокуса луча. Сб. трудов VI Межд. конф. «Прикладная оптика», С.-Петербург, 18-21 октября 2004, т.4, с.З

23. Бункин Ф.В., Прохоров А.М.. Использование лазерного источника энергии для создания реактивной тяги. Успехи физических наук, 1976, т.119, вып.З, с.425.

Подписано к печати 10.11.2005 г. Формат 60/84/1 б. Объем 2 уч.-изд. л. Тираж 150 экз Отпечатано "Документ-Сервис", 630090, Новосибирск, Институтская 4/1, тел. 335-66-00

Перечень условных обозначений.

Ведение.

Часть первая. Моделирование лазерно-микроволнового разряда.

Глава 1. Оптические разряды и их взаимодействие с потоком газа.

§1.1. Оптический пульсирующий разряд в актуальных задачах лазерной физики, газодинамики и акустики.

§ 1.2. Режимы оптических пробоев газа и проблема ввода энергии в газ.

§ 1.3. Оптический пульсирующий разряд.

§ 1.4. Лазерно-микроволновой разряд:.

§ 1.5. Плазменные и газодинамические возмущения, создаваемые оптическими разрядами в газе.

§ 1.6. Цель и задачи исследования.

Глава 2 Модель оптимальных параметров лазерного излучения при формировании мощного ОПР.

Й § 2.1. Постановка задачи при моделировании ОПР.

§2.2. Параметры лазерного излучения, оптимальные для формирования мощного ОПР. Модель.

§2.3. Примеры использования модели для расчета излучения и ОПР.

§2.4. Экспериментальное исследование влияния давления газа и параметров лазерных импульсов на длину искр.

Глава 3. Моделирование лазерно-микроволнового разряда.

§3.1 Постановка задачи в эксперименте по лабораторному моделированию ц. лазерно-микроволнового разряда в газе.

§3.2 Экспериментальное исследование формирования и распада лазерных искр в воздухе и аргоне.

§3.2.1 Схема эксперимента.

§3.2.2. Формирования лазерной искры и каверны при оптическом пробое газа.

§3.2.3. Энергетические характеристики оптического разряда.

§3.3 Моделирование лазерно-микроволнового разряда.

§3.3.1. Схема подвода СВЧ излучения к оптическому разряду и регистрации эффектов взаимодействия.

§3.3.2. Динамика взаимодействия СВЧ излучения с распадающейся лазерной плазмой.

§3.4 Модель формирования лазерно-микроволнового разряда.

§3.4.1. Плазменный канал, создаваемый движущимся оптическим пульсирующим разрядом.

§3.4.2. Микроволновой разряд в лазерной плазме.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ. Взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения ударных волн.

Глава 4 Математическая модель, используемая для компьютерного моделирования возмущений, создаваемых ОПР.

§4.1. Математическая модель движущегося ОПР.

§4.2. Разностная схема численного решения модели.

§4.3. Тестирование модели и сравнение с экспериментальными данными.

Глава 5. Исследование ударных волн, создаваемых лазерной искрой.

§5.1. Параметры подобия для ударных волн.

§5.2. Моделирование объединения ударных волн для неподвижного ОПР.

§5.3. Аналитические выражения для параметров УВ и каверны лазерной искры.

§5.4. Экспериментальное исследование ударных волн при пробое газа излучением

С02-лазера.

§5.5. Фаза сжатия и (К -1) диаграмма ударных волн, создаваемых лазерной искрой.

Глава 6. Механизм объединения ударных волн, создаваемых оптическим пульсирующим разрядом.

§6.1. Схема формирования квазистационарной волны при движении ОПР с постоянной скоростью.

§6.2. Влияние мощности и скорости ОПР на структуру квазистационарной волны.

§6.3. Критерии объединения ударных волн, создаваемых движущимся ОПР.

§6.4. Экспериментальное исследование эффективности формирования ударных волн оптическим пульсирующим разрядом.

§6.5. Модель стабильной генерации ударных волн.

§6.6. Критерии механизма объединения волн в различных газах.

§6.6.1. Рассмотрение механизма на основе R -1 диаграмм

§6.6.2. Параметры подобия и критерии объединения УВ в различных газах.

§6.7. Свойства квазистационарной волны.

§6.7.1. Динамика формирования квазистационарной волны.

§6.7.2. Параметры подобия.

§6.7.3. Давление и длина квазистационарной волны.

Глава 7. Ускорение лазерной плазмы оптическим разрядом, движущимся в газе со сверхзвуковой скоростью.

§7.1. Схема ускорения лазерной плазмы.

§7.2. Ускорения плазмы одной искры при истечении в "вакуумный" канал.

§7.3. Модель формирования стационарной струи.

§7.4. Экспериментальна проверка эффекта ускорения.

Глава 8. Экспериментальное исследование взаимодействия ОПР с газом на основе механизма объединения волн.

§8.1. Модель генерации ударных волн неподвижным ОПР, обоснование условий эксперимента.

§8.2. Схема эксперимента по исследованию воздействия неподвижного

ОПР на окружающий газ.

§8.3. Генерация ультразвука и аномально интенсивного низкочастотного звука на основе механизма объединения ударных волн. Эксперимент.

§8.4.Обоснование лабораторного эксперимента по созданию движущегося

ОПР, в котором проявляется механизм объединения волн.

§8.5. Экспериментальное подтверждение MOB и его критериев.

§8.6. Влияние механизма объединения волн на эффект Доплера.

Глава 9. Механизма объединения волн в лазерном двигателе и акустике.

§9.1. Модель лазерного воздушно-реактивного двигателя на основе механизма * объединения ударных волн.

§9.2. Оценка параметров ОПР, создающего низкочастотный звук

Актуальность Диссертация посвящена исследованию взаимодействия оптического пульсирующего разряда (ОПР) с газом на основе механизма объединения ударных волн (MOB), который выявлен диссертантом. Фундаментальное значение MOB состоит в том, что механизм охватывает широкий класс процессов взрывного характера - действует в разных средах, при различной энергии и природе источника ударных волн (УВ). MOB - основа для решения ряда задач и проблем в механике и физике: генерация низкочастотных волн в газе и плазме с магнитным полем; повышение в несколько раз эффективности лазерного двигателя; управление полетом сверхзвуковых тел; формирование потока плазмы в свободном газовом пространстве; зондирование Земли точечными зарядами.

Суть MOB - преобразование энергии высокочастотных процессов в низкочастотные квазистационарные волны (КВ) - область повышенной плотности среды. В отличие от УВ, длина КВ линейно зависит от затрат энергии на ее создание, давление в КВ максимально на заднем фронте, распределение параметров постоянно во времени. Наибольшие перспективы MOB имеет в качестве нового метода эффективной генерации низкочастотных волн с использованием импульсно-периодического (И-П) лазерного излучения. Схема состоит в следующем. И-П лазерное излучение с длительностью импульсов ~ 1 мкс создает лазерные искры в движущемся фокусе или фокус неподвижен, а лазерное излучение поглощается в потоке газа. Лазерная искра и УВ ею создаваемая, хорошо исследованы [1]. Новое качество возникает, если частота f повторения импульсов соответствует диапазону резонансных частот MOB, который зависит от скорости движения фокуса. КВ формируется в результате объединения УВ, создаваемых многими лазерными искрами. Такой тип нелинейного взаимодействия можно назвать оптическим пульсирующим разрядом (ОПР). Другое свойство ОПР - при f~ 20 - 100 кГц плазма искр не распадается за время 1/f, движущийся ОПР создает плазменный канал. В этом случае ОПР имеет признаки непрерывного оптического разряда (НОР) [1]. В отличие от НОР, где давление выровнено с окружающим газом, в ОПР давление пульсирует с частотой f и достигает в десятков атмосфер. НОР горит при малых скоростях газового потока. ОПР может быть неподвижным или перемещается с большой, в том числе, сверхзвуковой скоростью. Актуальность создания модели MOB связана с тем, что ОПР и MOB создают в окружающем газе ранее неизвестные эффекты. Например, уже при сравнительно малой скорости движения ОПР перестает проявляться эффект Доплера, возникают инфра- ультразвуковые поля с управляемым спектром или формируется интенсивная плазменная струя и УВ (аналог полета ракеты). Воздействие ОПР на окружающий газ сильное (-30 % от мощности лазерного излучения).

Начиная с семидесятых годов прошлого века, изучалась возможность использования лазерного излучения для управления структурой сверхзвукового потока газа. Для снижения аэродинамического сопротивления предлагалось использовать плазменные эффекты [2], вводить энергию [3, 4] или создавать тонкий канал [5] перед сверхзвуковым телом. Существовало ограничение -отсутствовал механизм переноса фронта оптического разряда со скоростью ~ 100 -3000 м/с. Проблему удалось преодолеть в 1992 году в совместных исследованиях ИЛФ СО РАН и ИТПМ СО РАН, выполненных под руководством А.Г. Пономаренко и П.К. Третьякова. Впервые осуществлен квазинепрерывный ввод И-П лазерного излучения в сверхзвуковой поток газа [6]. При частоте f ~ 50 кГц ОПР, горящий перед моделью тела, снижал сопротивление [7], наблюдались УВ, тепловой след. Ю.П.Райзером и JI. Мирабо предложена модель лазерной, воздушной иглы [8], создаваемой периодическими лазерными искрами. В экспериментах Юрьева А.С [9] наблюдалось изменение структуры сверхзвукового потока при зажигании нескольких мощных лазерных искр перед моделью тела. Работы [6, 7] выполнялись в рамках Государственных программ "Ивлет" и "Планета", в которых диссертант принимал участие в качестве ответственного исполнителя от ИЛФ по "Планете".

Новизну и значение MOB и ОПР покажем на примере проблемы генерации низкочастотных волн. Для достижения высокого КПД необходимо использовать устройства, имеющие большие размеры и/или массу, энергию. Так, длина УВ слабо зависит от энергии искры или взрыва. Длина антенн сравнима с длиной волн. Альтернативные методы, например, амплитудной модуляции имеют низкий КПД.

В работах [10, 11] изучался звук, создаваемый при облучении поверхности жидкости цугом лазерных импульсов. Бункиным Ф.В. высказывалась идея о возможности генерации инфразвука - спектр цугов волн в жидкости может содержать низкочастотную компоненту на частоте повторения цугов F. Однако при амплитудной модуляции доля мощности на частоте F, так же как и в методе генерации разностной частоты двух сигналов, мала ba ~ F/f ~ 0.001, где f »F -частота повторения импульсов в цуге. Отличие ОПР и MOB в том, что доля мощности на частоте F растет ~ f и может достигать Ьа ~ 1. Несущественно ограничение, связанное с длиной излучателя. Функция ОПР - создавать ударные волны. Для этого не нужны большие размеры ОПР, необходима высокая плотность энергии в искрах. УВ объединяются в окружающем газе. В [10, 11], а также в работах по транспортировке мощного лазерного излучения в атмосфере [12], условия для проявления MOB отсутствовали.

В связи с созданием мощных лазеров с частотой повторения импульсов -100 кГц [13] тема диссертации актуальна для аэрокосмических приложений. По инициативе Аполлонова В.В. и совместно с ним в диссертации разработан новый подход к решению проблемы лазерного двигателя на основе ОПР и MOB.

Таким образом, ОПР и MOB - не только новый механизм, но и уникальный инструмент для решения ряда проблем. В связи с этим, актуальна задача продвижения в диапазон больших мощностей ОПР. Совместно с А.Г. Пономаренко диссертант предложил решение - комбинированное использование лазерного и СВЧ излучения, генераторы которого имеют высокий КПД. Движущийся ОПР создает плазменный канал, в котором поглощается более мощное СВЧ излучение. Для управления полетом сверхзвуковых тел важно, что область поглощения лазерного и СВЧ излучения локализована и может двигаться в газе с большой скоростью. Ранее лазерная искра использовалась для поджига СВЧ разряда, который распространялся за пределы искры [14]. Поглощение энергии СВЧ может сопровождаться сильными газодинамическими возмущениями [14, 15], что является необходимым условием проявления MOB.

Цель работы Исследование нового явления - взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения ударных волн. Создание физической модели, поиск новых эффектов, формируемых ОПР и МОБ.

Задачи исследования

1. Создание физической модели взаимодействия оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения волн:

- определение условий эффективного преобразования лазерного излучения в ударные волны, генерируемые ОПР;

- поиск критериев проявления механизма объединения волн;

- исследование свойств квазистационарных волн.

2. Обоснование универсальной природы механизма объединения волн на примере изучения в различных газах.

3. Исследование новых эффектов, основанных на ОПР и МОВ:

- формирование плазменной струи при движении ОПР;

- генерация волновых полей, содержащих одновременно ультразвуковую и аномально интенсивную низкочастотную компоненты (близко к инфразвуку);

- ограничение области проявления эффекта Доплера для движущегося ОПР;

4. Моделирование квазинепрерывного лазерно-микроволнового разряда:

- разработка модели, описывающей параметры лазерного излучения, оптимальные для формировании ОПР;

- исследование поглощения СВЧ излучения плазмой распадающихся лазерных искр, определение времени, в течение которого искра поглощает излучение;

- построение модели лазерно-микроволнового разряда, описывающей основные характеристики разряда.

5. Создание модели лазерного двигателя, основанного на свойствах ОПР и МОВ.

Методы исследований - теория, компьютерное моделирование, эксперименты с использованием мощного лазерного излучения. и

Научная новизна

1. Впервые выявлен механизм объединения ударных волн, который преобразует высокочастотные пульсации ОПР в низкочастотные квазистационарные волны в окружающем газе. Механизм имеет универсальную природу: может действовать при горении ОПР или при протекании процессов взрывного характера. В зависимости от пространственно временной структуры пульсаций и скорости перемещения ОПР действие MOB проявляется в виде различных эффектов, основным свойством которых является большая длина зоны возмущения.

2. Впервые найдены критерии проявления MOB. Они имеют безразмерный вид и применимы для описания MOB в разных газах.

3. Определены условия, при которых ОПР эффективно (-30 %) преобразует И-П лазерное излучение в УВ, что является необходимым условием действия MOB.

4. Впервые обнаружена КВ, которая формируется перед движущимся ОПР в результате действия MOB. В противоположном направлении УВ имеют диаграмму направленности. Длина КВ много больше длины отдельных УВ, из которых она сформировалась. В отличие от УВ, давление в КВ максимально на заднем фронте, то есть вблизи ОПР.

5. Впервые показано, что при амплитудной модуляции И-П лазерного излучения в виде цугов импульсов, в спектре цугов УВ на частоте повторения цугов F в результате действия MOB появляется сильная компонента, доля мощности которой пропорциональна частоте f лазерных импульсов в цуге. Это решает проблему создания точечных источников инфразвука с высоким КПД. В известных ранее методах амплитудной модуляции звука доля мощности на частоте F имеет зависимость ~ F/f, КПД таких источников низкий - менее 1 %.

6. ОПР является новым источником звука. Впервые показано, что эффект Допле-ра неприменим к движущемуся ОПР, если действует MOB. Лишь при определен-ном сочетании параметров ОПР ведет себя как обычный акустический источник.

7. Впервые выявлен эффект - движущийся в газе ОПР создает канал с низкой плотностью, в котором газ ускорен до ~ 2.5 км/с. Найдены критерии эффекта.

8. На основе ОПР и MOB предложен новый подход к решению проблемы лазерного воздушно-реактивного двигателя. При импульсном подводе энергии

MOB обеспечивает постоянно действующую силу тяги, которая в несколько раз превышает достигнутый для этих двигателей уровень и составляет ~ 2000 Н/МВт. Матричная структура рефлектора позволяет управлять траекторией полета. 9. Впервые предложен новый тип разряда - лазерно-микроволновой разряд (JIMP). Движущийся ОПР создает след ионизованного газа с низкой плотностью и высокой температурой, в объеме которого поглощается более мощное СВЧ излучение, вводимое симметрично через боковую поверхность канала. В J1MP СВЧ разряд локализован в границах канала, и J1MP движется в газе. В ранее в методах лазерного поджига СЧВ разряд выходил за пределы искры.

Достоверность Выводы диссертации основаны на результатах, полученных теоретически, с использованием компьютерного моделирования, подтверждены в экспериментах.

Практическая ценность работы

Работа находится на стадии фундаментальных исследований. ОПР и MOB найдут следующие применения.

- Лазерно-микроволновой разряд открывает перспективу продвижения в область больших мощностей квазинепрерывного воздействия излучения на газ.

- В лазерном воздушно-реактивном двигателе ОПР и MOB позволяют: в несколько раз увеличить тягу, избежать трудностей, связанных с ударным и термическим воздействием лазерной плазмы на оптический рефлектор, управлять траекторией полета.

- ОПР и ЛМР применимы для снижения аэродинамического сопротивления тел, движущихся со сверхзвуковой скоростью.

- Создание уникальных, не имеющие аналогов точечных источников инфра-ультразвуковых полей с управляемым спектром.

- Для плазмохимических технологий, а также имитации полета, представляет интерес плазменная струя и ударная волна, создаваемые движущимся ОПР.

- В физике взрывных процессов MOB позволяет создавать протяженные зоны высокого давления в выделенном направлении.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Механизм объединения ударных волн - преобразование высокочастотных пульсации ОПР в низкочастотные квазистационарные волны. В сплошной среде периодически создаются ударные волны (УВ), начальная скорость которых больше скорости звука С0. Скорость V0 перемещения источника УВ меньше С0. Объединяясь, УВ создают низкочастотную КВ, если параметры ОПР соответствуют критериям механизма. MOB действует в разных средах, при различной энергии источника УВ.

2. Критерии MOB: ОПР создает КВ при со0 = 2.5-М0 > со > со2 =5.88-(1 - М0)15, где M0=V0/C0, ü)=f-Rd/Co - безразмерная, а f размерная частота И-П излучения, Rd -динамический радиус искры. Левая часть - условие стабильной генерации УВ, правая - критерий объединения УВ в КВ. Переходная область - ©i =0.65 (1 - М0) < со < со2 - здесь по мере приближения со к сог влияние MOB уменьшается, а при со < сог УВ не взаимодействуют. Критерии применимы для различных газов.

3. Свойства КВ. ОПР, движущийся с дозвуковой скоростью V0/C0~ 0.6-Ю.98, создает перед собой область высокого давления - КВ. Передний фронт КВ имеет скорость С0, задний - V0. Давление в КВ минимально на переднем фронте, максимально на заднем, через который в КВ закачиваются УВ. На асимптоте распределение давления в КВ не меняется со временем. Характерная длина КВ равна ~ 20-Rd. Движущийся ОПР создает КВ в виде сегмента шара, а неподвижный ОПР - в виде шара. Параметры подобия для КВ - М0, со.

4. Новые эффекты, основанные на действии MOB.

- Эффект Доплера для ОПР ограничен действием MOB: нелинейное взаимодействие ударных волн вблизи ОПР сопровождается искажением формы и спектра сигнала, регистрируемого датчиком. Эффект применим при со0 > со < coj.

- Эффект ускорения. Перемещающийся ОПР создает "вакуумный" канал с низкой плотностью и высокой температурой, в котором распадающаяся лазерная плазма ускорена в направлении, противоположном движению ОПР до ~ 2.5 км/с. Ускорение происходит в результате истечения газа из области высокого давления в канал. Создана модель, описывающая параметры струи и критерии ускорения.

- ОПР - точечный источник инфразвука с рекордной эффективностью. Цуги лазерных импульсов, повторяющиеся с частотой F«f, создают цуги УВ. В результате действия MOB доля Ьа мощности акустического поля на частоте F растет ba~ f и может достигать значения ~ 0.8. В известных ранее методах обратная зависимость и ba~F/f «1. ОПР может создавать звук в диапазоне инфра-ультразвуковых частот.

5. Лазерно-микроволновой разряд (ЛМР). Движущийся ОПР создает в газе "вакуумный" канал (ионизованный газ с низкой плотностью, высокой температурой), в котором поглощается более мощное СВЧ излучение, вводимое аксиально-симметрично через боковую поверхность канала. Канал локализует СВЧ разряд. ЛМР эффективен на правой ветви СВЧ аналога кривой Пашена.

6. Модель, которая позволяет определить параметры лазерного излучения, оптимальные для создания мощного (десятки и более кВт) ОПР в воздухе (длительность импульсов ~ 0.2 - 1 мкс, частота повторения f -20 - 100 кГц), основные характеристики "вакуумного" канала. Его длина ограничена турбулентным тепломассопереносом, характерное время составляет ~ 1 - 2 мс.

Личный вклад диссертанта На защиту выносятся результаты исследований, проводившихся диссертантом лично или под его научным руководством. Диссертант, с помощью совместно разработанной с профессором д.ф.-м.н. Гулидовым А.И. математической модели, обнаружил и исследовал механизм объединения волн и его критерии, выявил эффект ускорения лазерной плазмы и ограничение эффекта Доплера, эффект одновременной генерации ультразвука и инфразвука. Разработал схему ввода мощного СВЧ излучения в лазерный канал и предложил лазерно-микроволновой разряд. Диссертантом проведено обоснование экспериментов по проверке защищаемых положений, созданы физические модели. Диссертант проводил расчеты, участвовал в экспериментах и в обработке результатов измерений. Внес основной вклад в подготовку статей. Работа выполнена в рамках: Государственной Программы "Планета" - ответственный исполнитель от ИЛФ СО РАН; четырех РФФИ проектов - научный руководитель; интеграционного проекта СО РАН №152 ответственный исполнитель, ученый секретарь. Основные эксперименты проведены на стендах ИЛФ СО РАН и ИТПМ СО РАН при активном участии заведующих лабораторий Грачева Г.Н.(методы создания ОПР), Запрягаева В.И., Бойко В.М. и их сотрудников.

Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: International Symposium «Modern problems of laser physics», Novosibirsk, 1995, 1998, 2000, 2004; III Международное рабочее совещание «Генераторы термической плазмы и технологии». Новосибирск, 1997; Международная конференция «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул», Томск, 1997, 2001, 2003; конференция по физике низкотемпературной плазмы, Петрозаводск, 1998; International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers GCL/HPL'98, GCL/HPL'2002, GCL/HPL'2004; The 1 Workshop on "Perspectives of MHD and Plasma Technologies in Aero-space Application", Moscow, IVTAN, 1999; "The Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications", Moscow, IVTAN, 2000, 2001, 2002, 2003, 2005; семинар в Институте гидродинамики СО РАН, 2002; Int. Conference LAT-2002, Moscow, June 22-27, 2002; Семинар "Акустика неоднородных сред - VII", Новосибирск, 2000; 2002; 2004; ICMAR 2004, Novosibirsk; Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct. 11-14, 2004; Интеграционный проект CO PAH № 152; РФФИ поддержал четыре проекта, которыми руководил диссертант.

ПУБЛИКАЦИИ

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Третьяков П.К., Грачев Г.Н., Иванченко А.И., Крайнев В.Л., Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Стабилизация оптического разряда в сверхзвуковом потоке аргона. ДАН. 1994,- т.336.-№ 4,- с.466-467.

2. Третьяков П.К., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н., Крайнев В.Л., Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Управление сверхзвуковым обтеканием тел с использованием мощного оптического разряда. ДАН, 1996, т.351, №.3, с.339-340.

3. Тищенко В.Н., Антонов В.М., Мелехов А.В., Никитин С.А., Посух В.Г., Третьяков П.К., Шайхисламов И.Ф. Микроволновой разряд в лазерной плазме. Письма в ЖТФ, 1996, т.22, в.24, с.30-34.

4. Grachev G.N., Ponomarenko A.G., Smirnov A.L., Tischenko V.N., Tret'jacov P.K. Production of a Powerful Optical Pulsating Discharge (POPD) by C02 Pulse-Periodic Laser Radiation in Supersonic Gas Flow. Laser Physics, 1996, v.6, №.2, p.p.376-379.

5. Тищенко В.H. Движение лазерно-микроволнового разряда в атмосфере. III Международное рабочее совещание «Генераторы термической плазмы и технологии». Новосибирск, 25-29 августа, 1997 г.

6. Tischenko V.N. A Laser-Microwave Discharge. Proceedings the Second International Symposium on "Modern Problems of Laser Physics". Novosibirsk. 1997, v.2, p.428-438.

7. Tischenko V.N., Antonov V.M., Melekhov A.V., Nikitin S.A., Posukh V.G., Shaikhislamov I.F. Absorption of high-power microwave radiation in plasma of decaying optical breakdown of gas. J.Phys. D: Appl. Phys. 1998, v.31, p.1998-2003.

8. Тищенко B.H. Лазерно-микроволновый разряд для управления полетом сверхзвуковых тел. Оптика атмосферы и океана. 1998, т.11, №2-3, с.228-233.

9. Tischenko V.N. Influence of a Powerful Laser-Microwave Discharge Moving With Supersonic Velocity upon the Atmosphere. Abstract GCL/HPL '98.

Ю.Пономаренко А.Г., Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Антонов В.М., Мелехов А.В., Никитин С.А., Посух В.Г., Шайхисламов И.Ф. Лабораторное моделирование лазерно-микроволнового разряда. Доклады конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск. 1998. с.277-280.

11. Ponomarenko A.G., Tischenko V.N., Grachev G.N., Antonov V.M., Gulidov A.I., Melekhov A,V., Nikitin S.A., Posukh V.G., Shaikhislamov I.F. The transformation of a laser-microwave discharge into gas-dynamic disturbances moving at a supersonic velocity in the atmosphere. "Perspectives of MHD and Plasma Technologies in Aerospace Application", Moscow, IVTAN, 1999, 82-92.

12. Тищенко B.H., Гулидов А.И. Ускорение лазерной плазмы оптическим пульсирующим разрядом, движущимся в воздухе с гиперзвуковой скоростью. Письма в ЖТФ, 2000, т.26, в.19, с.77-83.

13.Tischenko V.N., Gulidov A.I. Generation of a Plasma Jet by Optical Discharge Moving in the Atmosphere with Hypersonic Velocity. The 2 Workshop on MagnetoPlasma- Aerodynamics in Aerospace Applications". Moscow, IVTAN, 2000, p. 196201.

14.Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Посух В.Г. Плазменная струя и ударные волны, создаваемые оптическим разрядом, движущимся в газе со сверхзвуковой скоростью. Тезисы докладов Международная конференция "Атомные и молекулярные импульсные лазеры". Томск, 10-14 сентября 2001г.

15.Тищенко В.Н., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Посух В.Г. Моделирование ударных волн при большой частоте повторения лазерных искр. Квантовая электроника, 2001, т.31, в. 4, с.283-284.

16.Tischenko V.N., Grachev G.N., Gulidov A.I., Zapryagaev V.I., Posukh V.G. Simulation of shock waves and sound of a moving laser source. Proceedings of the 3 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications». Moscow, IVTAN, 2001, p.188-191.

17.Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Запрягаев В.И., Смирнов A.JI, Соболев А.В. Спектр ударных волн, создаваемых оптическим разрядом при высокой частоте повторения лазерного излучения. Квантовая электроника 2002, т.32, в. 4, с.329

18.Tischenko V.N., Grachev G.N., Zapryagaev V.I., Smirnov A.L., Sobolev A.V. Periodic Shock Waves Generated by an Optical Pulsating Discharge. The XIV International Symposium on Gas Flow& Chemical Lasers and High Power Laser Conference. 26-30 August, 2002, Wroclaw, Poland. Conference Digest, p2.34.

19.Tischenko V.N., Grachev G.N., Zapryagaev V.I., Smirnov A.L., Sobolev A.V. A Plasma Jet and Shock Waves Initiated by an Optical Pulsating Discharge. The Experiment. The 4 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications». Moscow, IVTAN, 2002.

20.Тищенко B.H., Грачев Г.Н., Запрягаев В.И., Смирнов A.JI., Соболев А.В. Лазерная генерация инфразвука точечным источником. Эксперимент. Динамика сплошной среды, в. 121. Акустика неоднородных сред. Новосибирск, 2002, с.148 -152.

• 21.Тищенко В.Н., Гулидов А.И. Преобразование лазерного излучения в низкочастотную волну сжатия, движущуюся в направлении распространения оптического пульсирующего разряда. Динамика сплошной среды, в. 121. Акустика неоднородных сред. Новосибирск, 2002, с. 153 - 157.

22. Grachev G.N., Demin V.N., Ponomarenko A.G., Smirnov A.L., Tischenko V.N., Tretyakov P.K. A Powerful Optical Pulsating Discharge in a supersonic gas flow and its Applications. Int. Conference LAT-2002, Moscow, June 22-27, 2002. p.259.

23.Тищенко B.H. Генерация низкочастотной волны оптическим разрядом, движущимся в газе с дозвуковой скоростью. Квантовая электроника, 2003, т.ЗЗ, № 9, с. 823 - 830.

24. Тищенко В.Н., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Смирнов A.JL, Соболев А.В. Взаимодействие периодического лазерного излучения с газом при большой частоте повторения импульсов. Тезисы докладов VI Международной Конференции. "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул". Томск ,15-19 сентября 2003 года, 64 -65

25. Tischenko V.N., Gulidov A.I. Transformation of Optical Discharge into a Low-frequency Quasi-stationary Wave Moving along the Beam. Proceedings of 5 "Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications", Moscow, IVTAN, 2003, p.313-322.

26. Тищенко B.H., Аполлонов B.B., Грачев Г.Н., Гулидов А.И., Запрягаев В.И., Меньшиков Я.Г., Смирнов A.JL, Соболев А.В. Взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом: условия стабильной генерации и объедине-ния ударных волн. Квантовая электроника. 2004, т. 34, № 10, с. 941-947.

• 27. Аполлонов В.В., Тищенко В.Н. Механизм объединения ударных волн в лазерном воздушно-реактивном двигателе. Квантовая электроника. 2004, т. 34, № 12, с.1143 - 1146.

28. Tischenko V.N., Grachev G.N., Zapryagaev V.I., Gulidov A.I., Smirnov A.L., Sobolev A.V. Generation of Lov-Frequency Gas-Dynamic Disturbances by an Optical Pulsating Discharge. Proceedings XII International Conference on the Methods of Aerophysical Research. Part II. Novosibirsk, Russia, 28 June - 3 July, 2004, p.p. 178

• -182.

29. Apollonov V.V., Tishchenko V.N. Stable Generation and Merging of Shock Waves for "Lightcraft" Applications: part.l. Proceedings of Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct.11-14, 2004. AIP Conference Proceedings - April 27, 2005 -- Volume 766, Issue 1, pp. 205-215.

30. Apollonov V.V., Tishchenko V.N. Shock Wave Merging Mode For "Lightcraft" Application. Proceedings of Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct.11-14, 2004. AIP Conference Proceedings - April 27, 2005 -Volume 766, Issue 1, pp.216 -229.

31. Apollonov V.V., Tishchenko V.N. Interaction of an Optical Pulsed Discharge with Gas: Mechanism of Shock Waves Merging. Proceedings of 15th International Conference on MHD Energy Conversion and 6th Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics for Aerospace Applications. May 24-27, 2005. Institute of High Temperatures RAS, Moscow, Russi, p.544-551.

32. Apollonov V.V., Kijko V.V., Kislov V.I., Tishchenko V.N. Pulse-periodic lasers for Lightcraft applications. Int. Symposium. XV International Symposium on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers. Proc. Prague, Chech Republic, 2004, SPIE Vol. 5777, p. 1011-1018

33.Тищенко B.H. Эффект Доплера для оптического разряда, источника ударных волн. Квантовая электроника, 2005, т. 35, № И, с. 1015-1018.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 9 глав с выводами по каждой из них, заключения, списка литературы. Она изложена на 307 страницах машинописного текста, включает 115 рисунков и список литературы из 271 наименований.

Выводы

Таким образом использование ОПР и MOB позволяет: в несколько раз увеличить силу тяги в лазерном двигателе, избежать трудностей, связанных с ударным и термическим воздействием лазерной плазмы на оптический рефлектор; создать уникальные, не имеющие аналогов источники инфра- ультразвуковых полей с управляемым спектром и очень высоким КПД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создана модель взаимодействия ОПР с газом на основе MOB.

1. Резонансное взаимодействие ОПР с газом основано на механизме объединения ударных волн (MOB), который выявлен диссертантом. MOB преобразует энергию высокочастотных пульсаций в низкочастотные квазистационарные волны (КВ).

- Определение MOB. В сплошной среде последовательно создаются периодические ударные волны (УВ), начальная скорость которых больше скорости звука С0. Скорость V0 перемещения области пульсаций меньше С0. УВ объединяются и создают КВ, если параметры пульсаций удовлетворяют критериям. MOB проявляется в виде эффектов, свойством которых является большая длина КВ -области повышенного давления. MOB и критерии подтверждены в эксперименте.

- Критерии MOB имеют безразмерный вид, выполняются в узкой области значений частоты w и скорости М0 ОПР ("резонанс"). При этом значения размерных величин могут изменяться в широком диапазоне. Критерии применимы в разных газах для неподвижного и движущегося ОПР. Для движущегося ОПР критерии имеют вид 2.5-Mq > ю > 5.88-(1 - М0)15, отсюда следует ограничение на скорость 0.56 < М0 < 1. Левая часть - условие стабильной генерации УВ, правая часть - критерий объединения УВ в КВ. В неподвижном ОПР MOB создает КВ, если ю > 5.88 и ОПР горит в узкой струе, истекающей в неподвижный газ.

- Свойства КВ. Передний фронт движется со скоростью звука, задний - со скоростью ОПР. В отличие от УВ, давление в КВ минимально на переднем фронте, максимально на заднем, через который в КВ закачиваются УВ. На асимптоте распределение давления в КВ не меняется со временем. Характерная длина КВ равна ~ 20-Rd. Движущийся ОПР создает КВ в виде сегмента шара, а неподвижный ОПР - в виде шара. Доля мощности ОПР, закачиваемая в КВ, растет при уменьшении скорости ОПР. Скорость М0 ОПР и частота его пульсаций ю -параметры подобия для КВ.

2. Выявлен эффект ускорения лазерной плазмы. Найдены критерии, при выполнении которых движущийся ОПР создает интенсивную плазменную струю в свободном газовом пространстве (аналог полета ракеты). Газ ускоряется при истечении из области высокого давления ("последняя" искра) в канал, создаваемый ОПР. Скорость ограничена скоростью звука в канале - 2 - 3 км/с.

3. Проявление эффекта Доплера для ОПР ограничено действием MOB. Ударные волны нелинейно взаимодействуют вблизи ОПР ~ 10-Rd, что приводит к искажению формы сигнала, регистрируемого удаленным датчиком.

4. Исследование "неподвижного" ОПР.

- Эффективность преобразования И-П излучения в УВ. Каждый импульс создает искру, в том числе и в покоящемся газе. Однако ОПР стабильно формирует УВ при малой длительности импульсов (<1 мкс) и если за время паузы между импульсами ОПР смещается из каверны, созданной предшествующей искрой.

- "Неподвижный" ОПР горит в струе, истекающей в воздух. УВ стабильны при радиусе струи ~ 0.3Rd и выносе плазмы из фокуса. Для создания КВ при Р0=Т атм. требуется излучение со средней мощностью Wr-10 кВт и f~100 кГц. Увеличивая f или понижая Р0, можно уменьшить Wr. Используемый лазер (WT~2 кВт, f -120 кГц) позволял наблюдать частичное объединение УВ в Ar при Р0=1 атм.

- ОПР преобразует И-П излучение в периодические УВ. Спектр поля УВ зависит от степени влияния MOB. Если безразмерная частота мала о < Ш] (см. рис.4), то основная доля мощности в спектре содержится в обертонах. Основная гармоника на частоте со преобладает при со > cùj.

- Цуги лазерных импульсов, повторяющиеся с частотой F«f, создают цуги УВ. В результате действия MOB доля Ьа мощности акустического поля на частоте F, растет (ba~ f) и может достигать значения -1. В известных ранее методах обратная зависимость и ba~F/f «1. Управление спектром можно осуществлять за счет изменения мощности излучения и частот f, F. КПД преобразования излучения в УВ достигал в опытах ~ 25 %, а их средняя мощность -160 Вт.

5. Эксперименты с движущимся ОПР (до -340 м/с) подтвердили существование MOB и достоверность его критериев. С использованием датчиков давления и теневых фотоснимков наблюдалось формирование КВ, переходная зона, область частот, где УВ не взаимодействуют между собой.

6. Практическая значимость ОПР и MOB показана на примере лазерного воздушно-реактивного двигателя. Новый подход основан на использовании ОПР, MOB, матричного рефлектора и И-П излучения с энергией импульсов ~ 10-100 Дж, f ~ 100 кГц, длительность ~ 200 не. Это позволяет: в несколько раз повысить эффективность использования лазерного излучения, управлять траекторией полета с помощью двигателя, уменьшить ударное и термическое воздействие лазерной плазмы на рефлектор.

7. Предложен лазерно-микроволновой разряд (J1MP) - движущийся ОПР создает в газе "вакуумный" канал, в котором поглощается более мощное СВЧ излучение, вводимое через боковую поверхность канала. Значение JIMP - продвижение в область больших мощностей квазинепрерывного воздействия излучения на газ.

- На основе экспериментов разработана модель, позволяющая определить параметры И-П излучения, оптимальные для создания ОПР.

- Движущийся со сверхзвуковой скоростью ОПР формирует неразрывный канал ионизованного газа. Разработана модель, описывающая диаметр канала, скорость звука и плотность ионизованного газа в нем. Турбулентный тепломассоперенос, время которого равно ~ 1 - 2 мс, ограничивает длину канала.

Автор выражает искреннюю благодарность руководству ИЛФ СО РАН и ИТПМ СО РАН за поддержку исследований, связанных с изучением новых свойств ОПР и MOB.

Считаю приятным долгом выразить благодарность руководителю работы Пономаренко А.Г., его поддержка и дискуссии, обсуждение постановки задач во многом определили успех исследований. Искренне признателен Аполлонову В.В. Изучение применимости ОПР и MOB в лазерном двигателе состоялось по его инициативе и при активном участии в исследованиях. Автор благодарит Третьякова П.К., роль которого важна, особенно на начальной стадии работы над диссертацией.

Комплексный подход к решению задач - теория, компьютерное моделирование, эксперименты стал возможен благодаря участию в исследованиях ученых ИЛФ и ИТПМ СО РАН. Автор искренне признателен д.ф.- м.н., профессору Гулидову А.И., сотрудничество с которым во многом определило успешное выполнение теоретической части работы. Эксперименты по проверке MOB проведены при активном участии заведующих лабораторий Грачева Г.Н. (разработка методов создания ОПР), Запрягаева В.И., Бойко В.М. и их сотрудников Смирнова А.Л., Соболева A.B., Павлова A.A.

Эксперименты с ЛМР выполнены на стенде КИ-1 ИЛФ СО РАН следующими учеными Антоновым В.М., Афониным Ю.В., Боннертом А.Э., Мелеховым A.B., Никитиным С.А., Посух В.Г., Шайхисламовым И.Ф. Искренне признателен им.

1. A.M. Prokhorov. Quantum electronics (Nobel lecture, Dec.1., 1964)6 Prepr. from les Prix Nobel em 1964. p. 1 - 8 (перевод: УФН, 1965, т.85, c.599-604).

2. P.D. Maker, R.W. Terhune, C.M. Savage. Optical third harmonic generation. In. Qantum Electronics, v. III. P. P. Grivet and N. Bloembergen (Eds.). N. Y., Columbia Univ. Press, 1964.

3. R.G. Meyerand, A.F. Haught. Gas breakdown at optical frequencies. Phys. Rev. Letters, 1963, v. ll,p.401.

4. C. JI. Мандельштам, П. П. Пашинин, А. В. Прохиндеев, А. М. Прохоров, П. К. Суходреев. Исследование «искры» в воздухе, возникающей при фокусировании излучения лазера. ЖЭТФ, 1964, т. 47, стр. 1003.

5. S. A. Ramsden, W. Е. Davies. Radiation scattered from thejplasma produced by a focused ruby laser beam. Phys. Rev. Letters, 1964, v. 13, p. 227.

6. S. A. Ramsden, P. Savic. A radiative detonation model for the development of a laser induced spark in air. Nature, 1964, v. 203, p. 1217.

7. Г. В. Островская, A. H. Зайделъ. Лазерная искра в газах. УФН, 1973, т. И, стр. 579.

8. Ю.П. Райзер. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: "Наука", 1974, с.308.

9. Дж. Рэди. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974, 468 с.

10. Ю.П. Райзер. Оптические разряды. УФН, 1980, т. 132, вып. 3, с. 549.

11. И.А. Буфетов, A.M. Прохоров, В.Б.Федоров, В.К.Фомин. Медленное горение лазерной плазмы и стационарный оптический разряд в воздухе. /Медленное горение лазерной плазмы и оптические разряды./Москва, "Наука", Труды ИОФАН, 1988, т. 10, с. 3 74.

12. Ю.В. Афанасьев, Н.Г. Басов, О.Н. Крохин и др. Взаимодействие мощного лазерного излучения с плазмой. М.: ВИНИТИ, 1978, 300 с. (Итоги науки и техники. Радиотехника; т. 17).

13. В.Е. Зуев. Оптический разряд в аэрозолях. Новосибирск, "Наука", 1990,156

14. А.И.Прохоров, В.И.Конов, И.Урсу, И.Н.Михэилеску. Взаимодействие лазерного излучения с металлами. «Наука», Москва, 1988.

15. М.Ф.Каневский, А.Ю.Себрант, С.Ю.Чернов. Динамика приповерхностной низкотемпературной лазерной плазмы. М: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1990, 144 с.

16. Ф.В. Бункин, Комиссаров В.М. Оптическое возбуждение звуковых волн. Акустический журнал. 1973, т. 19, вып. 3, с. 306 320.

17. Ю.П. Захаров, А.М. Оришич, А.Г. Пономаренко. Лазерная плазма и лабораторное моделирование нестационарных космических процессов. Новосибирск, 1988, 220 с.

18. М.В. Герасименко, Г.И. Козлов, В.А. Кузнецов, В.А. Масюков. Непрерывный оптический разряд в режиме лазерного плазмотрона. Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, вып. 15, с. 954.

19. Е. Klosterman, S.R. Byron. Measurement of subsonic laser absorption wave propagation. J. Appl. Phys., 1974, v. 45, p. 4751.

20. M.B. Герасименко, Г.И. Козлов, В.А. Кузнецов. Лазерный плазмотрон. Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 4, с. 709 117.

21. Н.А. Генералов, А.М. Захаров, В.Д. Косынкин, М.Ю. Якимов. Устойчивость непрерывного оптического разряда в атмосферном воздухе. ФГВ, 1986, т. 12, №2, с. 91.

22. Н.А. Генералов, А.М. Захаров, В.Д. Косынкин, М.Ю. Якимов. Непрерывный оптический разряд в потоке воздуха при атмосферном давлении. В кн: Элементарные процессы в химически реагирующих средах. М.: МФТИ, 1985, с. 35.

23. Д.К. Зеркл, С. Шварц, Э. Мертогул, С. Чжэнь, X. Криер, Дж. Мазумдер. Исследование лазерной аргоновой плазмы применительно к проблемеэлектротермического реактивного двигателя. Ракетная техника и космонавтика. 1990, № 11, с. 3 13.

24. Ю.П. Райзер, С.Т. Суржиков. Численное исследование непрерывного оптического разряда в атмосферном воздухе в рамках одномерной модели. ТВТ, 1985, т. 23, № 1,с. 29.

25. Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. Механизм притяжения молнии и проблема лазерного управления молнией. УФН, 2000, т. 170, № 7, с. 753 769.

26. Ш. Учида, Е. Шимада, X. Ясуда, Ш. Мотокоши, Ч. Яманака, Д. Кавасаки, К. Цубакимото. Молния, инициируемая лазером в полевых условиях. Оптический журнал. 1999, т. 66, № 3, с. 36 39.

27. И. Г. Басов, В. А. Бойко, О. Н. Крохин, Г. В. Склизков. Образование длинной искры в воздухе под действием слабо сфокусированного излучения лазера. ДАН СССР, 1967, т. 173, стр. 538.

28. Б. Я. Зельдович, Б. М. Мулъченко, Н. Ф. Пилипецкий. Наблюдение протяженной световой искры. ЖЭТФ, 1970, т. 58, стр. 794.

29. П.Ю.Георгиевский, В.А.Левин. Сверхзвуковое обтекание тел при наличии внешних источников тепловыделения. Письма ЖТФ, 1988, т. 14, в.8, с.684-687.

30. L.N. Myrabo, Yu.P. Raizer. Laser-Induced air spike for advanced transatmospheric vehicles (AIAA Paper. № 94-2451, 1994).

31. В.И.Артемьев, В.И. Бергельсон, И.В. Немчинов и др. Глобальная перестройка газодинамических течений с помощью тонких лазерных лучей. Изв. АН СССР, сер. физическая, 1991, т.55, №. 6, с.1184-1187

32. В.Ю. Борзов, И.В. Рыбка, А.С. Юрьев. Оценка энергозатрат при снижении лобового сопротивления тела в сверхзвуковом потоке. Инженерно-физический журнал. 1992, Т. 63, 1 6, С. 659-664.

33. В.Ю. Борзов, В.М. Михайлов, И.В. Рыбка и др. Экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания препятствия при энергоподводе в невозмущенный поток. Инженерно-физический журнал, 1994, т.66, №.5, с. 515-520.

34. G.G. Chernyi The impact of Electromagnetic Energy Addition to Air near the Flying Body on its Aerodynamic Characteristics (Russian Contribution). Published by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1998.

35. П.К. Третьяков, Г.Н. Грачев, А.И. Иванченко, B.JI. Крайнев, А.Г. Пономаренко, В.Н. Тищенко. Стабилизация оптического разряда в сверхзвуковом потоке аргона. ДАН. 1994,- т.336.-№ 4,- с.466-467.

36. П.К. Третьяков, А.Ф. Гаранин, Г.Н. Грачев, В.Л. Крайнев, А.Г. Пономаренко, В.Н. Тищенко. Управление сверхзвуковым обтеканием тел с использо-ваниием мощного оптического разряда. ДАН, 1996, т.351, №.3, с.339-340.

37. The "Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications", Moscow, IVTAN, 1999, 2000,2001, 2002, 2003, 2005.

38. Ф.В. Бункин, М.И. Трибольский. Нерезонансное взаимодействие мощного оптического излучения с жидкостью. УФН, 1980, т.130, вып. 2, с.193 240.

39. А.И. Божков, Ф.В. Бункин, Ал.А. Коломенский, А.И. Маляровский, В.Г. Михалевич. Лазерное возбуждение мощного звука в жидкости. Исследования по гидрофизике. Труды ФИАН, 1984, т. 156, с. 123 173.

40. Л.М. Лямшев Оптико-акустические источники звука. УФН, 1981, т. 135, вы. 4, с. 637 670.

41. Л.М. Лямшев. Лазеры в акустике. УФН, 1987, т. 151, вып. 3, с. 479 528.

42. В.Е. Зуев, А.А. Землянов, Ю.Д. Копытин. Нелинейная оптика атмосферы. Л.: Гидрометиоиздат, 1989, 256 с.

43. Ю.Д. Копытин, Е.Т. Протасевич, JI.K. Чистякова, В.И. Шишковский. Воздействие лазерного и ВЧ-излучений на воздушную среду. Новосибирск, ВО "Наука", 1992, с. 100.

44. Ю.Э. Гейнц, А.А. Землянов, В.Е. Зуев, A.M. Кабанов, В.А. Погодаев. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля. Новосибирск. Издательство СО РАН, 1999,259 с.

45. Ю.С. Яковлев Гидродинами взрыва. СУДПРОМ ГИЗ Ленинград, 1961, 313с

46. И. Г. Басов, В. А. Бойко, О. Н. Крохин, Г. В. Склизков. Образование длинной искры в воздухе под действием слабо сфокусированного излучения лазера. ДАН СССР, 1967, т. 173, стр. 538.

47. Б. Я. Зельдович, Б. М. Мулъченко, Н. Ф. Пилипецкий. Наблюдение протяженной световой искры. ЖЭТФ, 1970, т. 58, стр. 794.

48. S. Uchida, Y. Shimanada, et al. The field experiments of laser triggering of a lightning. The review of laser engineering. 1996, v. 24, p. 547.

49. Ш. Учида, E. Шимада, X. Ясуда, Ш. Мотокоши, Ч. Яманака, Д. Кавасаки, К. Цубакимото. Молния, инициируемая лазером в полевых условиях. Оптический журнал. 1999, т. 66, № 3, с. 36 39.

50. Г. Иванов, Р.И. Окунев, Л.И. Пахомов, В.Ю. Петрунькин, Л.Я. Полонский, Л.Н. Пятницкий. Пробой воздуха при аксиконной фокусировке лазерного излучения с переменной кривизной волнового фронта. ЖТФ, 1987, т. 57, в. 10, с. 2012-2014.

51. В.В. Коробкин, Л.Я. Полонский, Л.Н. Пятницкий. Пробой газов и формирование сплошных протяженных лазерных искр в бесселевых пучках. В Трудах ИОФАН "Нелинейные явления в лазерной плазме". М., "Наука", 1993, т. 41, с. 23 -45.

52. И.В. Немчинов. Волны поглощения в газах. Изв. АН СССР. Сер. физ. 1982, т. 46, с. 1026- 1036

53. И.А. Буфетов, В.Б.Федоров, В.К.Фомин. Распространение оптического пламени по трубе. Физика горения и взрыва. 1986, т. 18, № 3, с. 18 29.

54. Ф.В. Бункин, В.И. Кононов, A.M. Прохоров, и др. Лазерная искра в режиме "медленного горения". Письма в ЖЭТФ, 1969, т. 9, с. 609 612.

55. В.А. Данилычев, В.Д. Зворыкин. Экспериментальное исследование радиационно-газодинамических процессов, развивающихся под действием мощных лазерных импульсов. Труды ФИАН, 1983, т. 142, с. 117 171.

56. С.Т. Walters, R.H. Barnes, R.E. Beverly. Initiation of laser-supported detonationwave. J. Appl. Phys., 1978, v. 49, № 5, p. 2937 2949.

57. Ю.П. Райзер. Нагревание газа под действием мощного светового импульса. ЖЭТФ, 1965, т.48, с.1508.

58. В.А. Бойко, В.А. Данилычев, Б.Н. Дуванов, В.Д. Зворыкин, И.Н. Холин. Наблюдение сверхзвуковых радиационных волн в газах под действием излучения С02-лазера. Квантовая электроника, 1978, т.5, № 1, с.216 -218.

59. В.И. Бергельсон, Т.В. Лосева, И.В. Немчинов, Т.И. Орлова. Распространение плоских сверхзвуковых радиационных волн. Физика плазмы, !975, т.1, № 6, с.912 922.

60. И.В. Немчинов, Н.П. Попова, Л.П. Шабадеева. Влияние движения плазмы на распространение сверхзвуковых радиационных волн. Квантовая электроника, 1982, т.9, № 2, с. 436 438.

61. И.З. Немцов, Б.Ф. Мульченко. Быстрая волна ионизации в ксеноне, поддерживаемая лазерным лучом. Физика плазмы 1977, т.З, № 5, с.1167 1169.• 68. В.И. Фишер. О быстрой волне ионизации газа в луче лазера. ЖЭТФ, 1980,т.79, № 6, с.2142 2151.

62. В.И. Фишер. О быстрой волне ионизации газа в лазерном луче. ЖЭТФ, 1982, т.83, № 11, с. 1738- 1746.

63. В.И. Фишер, В.М. Хараш. О сверхдетонационном движении фронта плазмы навстречу мощному лазерному излучению. ЖЭТФ, 1982, т.82, № 9, с.740 746.т

64. В.А. Гальбурт, М.Ф. Иванов, O.A. Рябов. О неустановившейся фазе движения волн лазерного пробоя в газе. ЖТФ, 1987, т.57, №6, с.1139 1141.

65. В.П. Агеев, А.И. Барчуков, Ф.В. Бункин, В.И. Кононов, A.M. Прохоров,

66. A.C. Силенок, Н.И. Чаплиев. Лазерный воздушно-реактивный двигатель. Квантовая электроника, 1977, т.4, № 12, с.2501 2513.

67. U. Bielesch, М. Budde, В. Freisinger, F. Ruders, J.H. Schafer, J. Uhlenbusch. Investigation of a Pulsed Optical Discharge in a Homogeneous Magnetic Field. Proceedings ICPIG. 1993, p.253 256.

68. C.H. Кабанов, Л.И. Маслова, Т.И. Тархова, В.А. Трухин, В.Т. Юров. Динамика остывания сплошной лазерной искры. Журнал технической физики, 1990, т. 60,в. 6, с.37-41.

69. Ю.Д. Копытин, В.И. Коханов, В.А. Погодаев, С.А. Шишигин. Исследование свечения очагов оптического пробоя воздуха, инициируемых излуче-ниием импульсного С02-лазера. Квантовая электроника, 1988, т. 15, №2, с.405 -410.

70. B.H. Тищенко, Г.Н. Грачев, В.И. Запрягаев, А.В. Смирнов, А.В. Соболев. Спектр ударных волн, создаваемых оптическим разрядом при высокой частоте повторения лазерного излучения. Квантовая электроника. 2002, т.32, в. 4, с.329 334

71. V.N. Tischenko, V.M. Antonov, A.V. Melekhov, S.A. Nikitin, V.G. Posukh, Shaikhislamov I.F. Absorption of high-power microwave radiation in plasma of decaying optical breakdown of gas. J.Phys. D: Appl. Phys.1998, v.31, p.1998-2003.

72. G.N. Grachev, A.G. Ponomarenko, A.L. Smirnov, V.B.Shulyat'ev. Multifunctional 3 kW C02 laser with controllable spectral and temporal characteristics for industrial and scientific applications. SPIE, 2000, v.4165, p.185 -196.

73. G.N. Grachev, A.G. Ponomarenko, A.L. Smirnov, V.N. Tischenko, P.K. Tret'jacov. Production of a Powerful Optical Pulsating Discharge (POPD) by C02 Pulse-Periodic Laser Radiation in Supersonic Gas Flow. Laser Physics, 1996, v.6, №.2, p.376-379.

74. B.H. Тищенко. Генерация низкочастотной волны оптическим разрядом, движущимся в газе с дозвуковой скоростью. Квантовая электроника, 2003, т.ЗЗ, № 9, с. 823-830.

75. А.В. Бессараб, Г.В. Долгалева, П.В. Жидков, В.Ю. Кайнов, С.Б. Кормер, Д.В. Павлов, В.Д.Урлин, А.И. Фунтиков, Б.И. Якутов. О распаде воздушной плазмы, образованной лазером. Физика плазмы, т. 5, вып.З, с. 558-565

76. П.К. Третьяков, С.С. Воронцов, А.Ф. Гаранин, А.В. Тупикин, В.И. Яковлев. Экспериментальное моделирование взаимодействия гомогенного потока водород/воздух с оптическим пульсирующим разрядом. Препр. 2000, N2, 15с

77. П.К. Третьяков, С.С. Воронцов, А.Ф. Гаранин, Г.Н. Грачев, А.П. Смирнов, A.B. Тупикин. Инициирование горения пропано-воздушных смесей импульсно-периодическим излучением С02 -лазера. Докл. РАН, 2002, т.385,№5,с. 618-620.

78. G.N. Grachev, V.N. Demin, A.G. Ponomarenko, A.L. Smirnov, V.N. Tischenko, P.K. Tretyakov. A Powerful Optical Pulsating Discharge in a supersonic gas flow and its Applications. Int. Conference LAT-2002, Moscow, June 22-27, 2002. Abstracts, p. 259.

79. C.B. Гувернюк, А.Б. Самойлов. Об управлении сверхзвуковым обтеканием тел с помощью пульсирующего теплового источника. Письма в ЖТФ, 1997, т. 23, в.9, с.1 -8.

80. В.А. Левин, Н.Е. Афонина, П.Ю. Георгиевский, В.Г. Громов, Л.В. Терентьева. Влияние источника энерговыделения на сверхзвуковое обтекание тел. Препринт № 36-98. Москва, Институт механики МГУ, 1998.

81. Л. Мирабо, Ю.П. Райзер, М.Н. Шнейдер. Расчет и теория подобия эксперимента, моделирующего эффект "AIR-SPIKE" в гиперзвуковой аэродинамике. Теплофизика высоких температур. 1998, т. 36, № 2, с.304-309.

82. П.Ю. Георгиевский, В.А. Левин. Управление обтеканием различных тел с помощью локализованного подвода энергии в сверхзвуковой набегающий поток. Известия Академии наук. Механика жидкости газа и плазмы. 2003, № 5, с.154 170.

83. В.Н. Зудов. Развитие следа за импульсно-периодическим энергоисточником. Письма в ЖТФ, 2001, т.27, в. 12, с. 81 87

84. В.Н. Зудов, П.К. Третьяков, A.B. Тупикин, В.И. Яковлев. Обтекание теплового источника сверхзвуковым потоком. Известия Академии наук. Механика жидкости газа и плазмы. 2003, № 5, с.140 153.

85. Т.А. Коротаева, А.П. Шашкин. Моделирование течения за локальным энергоисточником в сверхзвуковом потоке слабонедорасширенной струи. Теплофизика и аэромеханика. 1999, т. 6, № 3, р. 321 329.

86. П.К. Третьяков, В.И. Яковлев Волновая структура в сверхзвуковом потоке с лазерным энергоподводом. Доклады. РАН, 1999, т. 365, № 1, с.58-60.

87. В.И. Яковлев. Режимы течения с подводом энергии пульсирующего лазерного излучения в сверхзвуковой поток. Письма в ЖТФ, 2001, т. 27, №17, с. 29-34.

88. Z. Szymanski. The gas flow through the laser-sustained plasmas. Arch. Mech., v.50, № 2, p. 207-218.

89. В.И. Яковлев. Динамика плазмы оптического пульсирующего разряда в сверхзвуковом потоке: эксперимент и аналитическая модель квазистационарного течения. Письма в ЖТФ, 2001, т. 27, № 9, с. 13-19.

90. M.A.S. Minucci, P.G.P. Того, J.B. Chanes Jr., A.G. Ramos, A.L. Pereyra, H.T. Nagamatsu, L.N. Myrabo. Investigation of a Laser-Supported Directed-Energy "Air Spike" in Hypersonic Flow. J. Spacecraft: Engineering Notes. 2002, v.40, n.l, p.133-135.

91. J. W. Ellinwood, H. Mirels, Density perturbations in transonic sloing laser beams. Appl. Optics. 1975, v. 14, № 9, p. 2238-2242.

92. J. Wallace, J. Paselak. Thermal blooming of rapidly moving laser beam. Appl. Optics. 1976, v. 15, № i, p. 218 222.

93. C.A. Ахманов, O.B. Руденко, A.T. Федорченко. Оптическая генерация интенсивных волн в трансзвуковых потоках. Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, в. 15, с. 934-936.

94. А.А. Карабутов, О.В. Руденко. Нелинейные плоские волны, возбуждаемые объемными источниками в движущейся с трансзвуковой скоростью среде. Акустический журнал. 1979, т. 25, в. 4, с.536 542.

95. А.Т. Федорченко. Двумерные нелинейные волновые процессы при импульсном локальном тепловыделении в газовом потоке. Акустический журнал. 1981, т. 27, №4, с. 595-604.

96. А.Т. Федорченко. О генерации нелинейных волн в сверхзвуковом потоке объемными источниками тепловыделения. Акустический журнал. 1986, т. 32, в. 2, с. 230-237.

97. С.И. Арафайлов. Влияние энерговыделения в ударном слое на сверхзвуковой полет тел. Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1987, № 4, с. 178- 182.

98. Р.Ф. Авраменко, A.A. Рухадзе, С.Ф. Теселкин. О структуре ударной волны в слабоионизованной неизотермической плазме. Письма в ЖЭТФ. 1981, т. 34, в. 9, с.485 -488.

99. В.А. Горшков, А.И. Климов, А.Н. Коблов, Г.И. Мишин, К.В. Ходатаев, И.П. Явор. Распространение ударных волн в плазме тлеющего разряда при наличии магнитного поля. ЖТФ. 1984, т. 54, в. 5, с. 995 998.

100. Л.П. Грачев, И.И. Есаков, Г.И. Мишин, М.Ю. Никитин, К.В. Ходатаев. Взаимодействие ударной волны с распадающейся плазмой безэлектродного СВЧ разряда. ЖТФ. 1985, т. 85, в. 5, с. 972 975.

101. В.И. Артемьев, В.И. Бергельсон, И.В. Немчинов, Т.И. Орлова, В.А. Смирнов, В.М. Хазинс. Изменение режима сверхзвукового обтекания препятствия при возникновении перед ним тонкого разреженного канала. Механика жидкости и газа. 1989, № 5, с. 146-151.

102. В.И. Артемьев, В.И. Бергельсон, И.В. Немчинов, Т.И. Орлова, В.А. Смирнов, В.М. Хазинс. Эффект "тепловой иглы" перед затупленным телом в сверхзвуковом потоке. ДАН СССР. 1990, т. 310, № 1, с. 47- 50.

103. Г.И. Мишин, Ю.Л. Серов, И.П. Явор. Обтекание сферы при сверхзвуковом движении в газоразрядной плазме. Письма в ЖТФ. 1991, т.17, в.11, с.6 71.

104. А.Ю. Гридин, А.И. Климов, Г.И. Мишин. Структура ударной волны в плазме нестационарного тлеющего разряда с ультрафиолетовой подсветкой. Письма в ЖТФ. 1990, т. 16, в. 8, с. 30 33.

105. А.Ю. Гридин, А.И. Климов, Н.Е. Молевич. Распространение ударных волн в плазме тлеющего разряда. ЖТФ. 1993, т. 63, в. 3, с. 157 162.

106. Ю.И. Чутов, В.Н. Подольский. Ударные волны в газоразрядной плазме. Инженерно-физический журнал. 1992, т. 62, № 5, с. 707 713.

107. I.V. Nemchinov, V.l. Artem'ev, V.l. Bergelson, V.M. Khazins, T.I. Orlova, V.A. Rybakov. Rearrangement of the bow shock shape using a "hot spike". Shock Waves. 1994,4, p. 35-40.

108. П.Ю. Георгиевский, B.A. Левин. Нестационарное взаимодействие сферы с атмосферными температурными неоднородностями при сверхзвуковом обтекании. Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1993, № 4, с. 174- 183.

109. А.П. Бедин, Г.И. Мишин. Баллистические исследования аэродинамического сопротивления сферы в ионизованном воздухе. Письма в ЖТФ. 1995, т. 21,в. 1, с. 14-19.

110. В.И. Бергельсон, С.А. Медведюк, И.В. Немчинов, Т.Н. Орлова, В.М. Хазинс. Аэродинамические характеристики обтекаемого тела при различной локализации "тепловой иглы". Математическое моделирование. 1996, т. 8, №1, с. 3-10.

111. В.М. Фомин, A.B. Лебедев, А.И. Иванченко. Пространственно-энергетические характеристики электрического разряда в сверхзвуковом потоке газа. Докл. РАН, 1998, т. 361, № 1, с. 58-60.

112. А.Ф.Латыпов, В.М.Фомин. Оценка энергетической эффективности подвода тепла перед телом в сверхзвуковом потоке. ПМТФ, 2002, т.43, №1, стр. 7175

113. Г.А. Аскарьян, М.Г. Королев, К.Л. Якушкин. Гиперзвуковые газодинамические исследования в потоке газа от воздействия мощного нефокусированного лазерного импульса на пленку или поверхность преграды. Письма в ЖЭТФ, 1993, т.57, в.3-4, с.164-170.

114. Z. Szymanski. The gas flow through the laser-sustained plasmas. Arch. Mech. 1998, v.50, n.2, p.207-219.

115. S.Yu. Pirogov, V.V. Tipaev, A.S. Yuriev, S.B. Leonov, E.V. Ryzjov. Combined mode of laser power deposition in hypersonic gas flow. The 5 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics for Aerospace Applications. Moscow, IVTAN, 7-lOapril, 2003, p.59-63.

116. T.A. Коротаева, А.П. Шашкин. Моделирование течения за локальным энергоисточником в сверхзвуковом потоке слабонедорасширенной струей. Теплофизика и аэромеханика. 1999, т. 6, № 3, с. 321 328.

117. S.O. Macheret, M.N. Shneider, R.B. Miles, D.V. Wie. Scramjet inlet control by off-body energy addition and MGD deceleration. The 5 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics for Aerospace Applications. Moscow, IVTAN, 7-10 april, 2003, p.82-91.

118. Yu.P. Golovachev, Yu.A. Kurakin, A.A.Schmidt, D.V. Wie. Numerical simulation pf 3D viscous MHD flows. The 5 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics for Aerospace Applications. Moscow, IVTAN, 7-10 april, 2003, p.76-81.

119. H.H. Бочкарев, Ю.Э. Гейнц, A.A. Землянов, A.M. Кабанов, В.А. Погодаев. Оперативная оценка ослабления мощного излучения импульсного С02-лазера на приземных атмосферных трассах. Оптика атмосферы и океана. 1998, т. 15, №5, с. 700-707.

120. П.Л. Капица. Свободный плазменный шнур в высокочастотном поле при высоком давлении. ЖЭТФ, 1969, т. 57, с. 1801.

121. В.П. Аксенов, Л.М. Блинов, В.П. Марин, Л.С. Полак, B.C. Щипачев. СВЧ-плазмотрон и некоторые области его применения в плазмохимии. Сб. "Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме". М, "Наука", 1965.

122. K.B. Ходотаев. Гидродинамические процессы в плазме сверхмощного высокочастотного разряда. Химическая физика. 1993, т.12, №3, с. 303-315.

123. Ю.В. Ходатаев. Дис. .канд. техн. наук. М.: НПО "Энергия", 1959.

124. H.A. Богатов, Ю.В. Быков, Н.П. Венедиктов, C.B. Голубев, В.Г. Зорин, А.Г. Еремеев, В.Е. Семенов. Газодинамическое распространение неравновесного СВЧ-разряда. Физика плазмы, 1986, т. 12, в. 6, с.725 -732.

125. А.Ф. Александров, A.A. Кузовников, В.М. Шибков. Свободно локализованный СВЧ разряд в сфокусированном пучке. Инженерно физический журнал. 1992, т. 62, № 5, с. 726 732.

126. H.A. Богатов, C.B. Голубев, В.Г. Зорин. Несамостоятельный СВЧ разряд в пучке электромагнитных волн. Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, в. 5, с. 271 -274.

127. С.И. Грицинин, И.А. Коссый, В.П. Силаков, Н.М. Тарасова, В.Е. Терехин. Несамостоятельный СВЧ разряд в азоте при высоком давлении. ЖТФ,1987, т. 57, в. 4, с. 681 -685.

128. Г.М. Батанов, С.И. Грицинин, И.А. Коссый и др. Труды ФИАН СССР. 1985, т. 160, с. 174.

129. В.Г. Бровкин, Д.В. Быков, С.К. Голубев, С.И. Грицинин, Г.Г. Гумберидзе, И.А. Коссый, М.И. Тактакишвили. Газовый разряд, возбуждаемый СВЧ излучением и излучением С02 лазера. ЖТФ, 1991, т. 61, в. 2, с. 153 157.

130. Сборник научных трудов ИПФ АН СССР. Горький, 1988, 137 с.

131. А.П. Дарманян, В.Е. Мицук, В.А. Черников. Снижение порога светового пробоя в фокусе лазера при наложении СВЧ-поля. Письма в ЖЭТФ, 1968, т. 8, в. 3, с. 117-122.

132. И.Е. Поюровская. О пробое газов при одновременном действии лазерного и СВЧ излучений. ЖТФ, 1976, т. 46, в. 6, с. 1285 1288.

133. Г.И. Козлов, H.A. Яценко. Комбинированный разряд с высокочастотной накачкой. Письма в ЖТФ, 1978, т. 4, в. 7, с. 422-424.

134. Г.М. Батанов, И.А. Коссый, Г.С. Лукьянчиков. Несамостоятельный СВЧ разряд и возможности его использования в лазерной технике. ЖТФ, 1980, т. 50, в. 2, с. 346-349.

135. В.Н.Тищенко. Кинетические коэффициенты для накачки активной среды С02 лазера переменным электрическим полем. Квантовая электроника.1988, т.15, N.12, с.2497-2501.

136. В.Н. Тищенко. Кинетические коэффициенты слабоионизованного азота при накачке переменным электрическим полем. В сб. Мощные лазеры для плазменных экспериментов и технологии. ИТПМ СО РАН, Новосибирск, 1986, С. 141-149.

137. В.Н. Тищенко, В.М. Антонов, А.В. Мелехов, С.А. Никитин, В.Г. Посух, П.К. Третьяков, И.Ф. Шайхисламов Микроволновой разряд в лазерной плазме. Письма в ЖТФ, 1996, т.22, в.24, с.30-34.

138. В.Н. Тищенко Лазерно-микроволновый разряд для управления полетом сверхзвуковых тел. Оптика атмосферы и океана. 1998, т.11, №2-3, с.228-233

139. М.А. Цикулин О догоне одного треугольного профиля давления другим в асимптотике ударных волн. ПМТФ, 1960, №2, с.132 -134.

140. С.В. Стебновский. Взаимодействие ударных волн при последовательном подводном взрыве сферических зарядов. ПМТФ, 1978, №4, с.87 93

141. В.В. Максимов, A.M. Оришич, А.Г. Пономаренко, В.Н. Снытников. Влияние геометрии мишени на эффект сжатия ионов в оболочку при разлете лазерной плазмы в вакуум. ЖЭТФ, 1989, т.96, вып. 4(10), с.1252 -1262.

142. V.N. Tischenko. A Laser-Microwave Discharge. Proceedings the Second International Symposium on "Modern Problems of Laser Physics".- Novosibirsk. 1997, v.2, p.428-438

143. Б.М. Манзон. Ударные волны от протяженных световых разрядов в воздухе. ЖТФ. 1984, т. 54, в. 11, с. 2283-2286.

144. В.В. Аполлонов, В.В. Кийко, В.И. Кислов, А.Г. Суздальцев, А.Б. Егоров. Высокочастотный импульсно-периодический режим излучения в мощных широкоапертурных лазерах. Квантовая электроника, 2003, т.ЗЗ, в.9, с.753 -757.

145. G.N. Grachev, A.G. Ponomarenko, A.L. Smirnov, V.B.Shulyat'ev. Multifunctional 3 kW C02 laser with controllable spectral and temporal characteristics for industrial and scientific applications. Proc. of SPIE, vol. 4165 (2000), p. 185-196

146. И.В. Немчинов. Интенсивно излучающие ударные волны. Химическая физика, 1993, Т. 12, №. 3, С. 320-333.

147. Ю.И. Чутов, В.Н. Подольский. Ударные волны в газоразрядной плазме, ИФЖ, 1992, Т. 62, № 5, С. 707-713.

148. Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. Ударные волны и высокотемпературные газодинамические явления.

149. В.П. Коробейников Задачи теории точечного взрыва. Москва, "Наука",1985 г

150. Ю.С. Яковлев Гидродинамика взрыва. ГИЗ, Ленинград, 1961.

151. В.Г. Бровкин, Ю.Ф. Колесниченко. Письма ЖТФ, 1990, т. 16, № 15, с. 39.

152. Г.Р. Токер. Исследование инициируемых излучением С02 лазера цилиндрических ударных волн в гелии методами голографической интерферометрии. ЖТФ, 1988, т. 58, в. 5, с. 915 920.щ

153. М.А. Цикулин Ударные волны при движении в атмосфере крупных метеоритных тел. М.: Наука, 1977,219 с.

154. С.А. Быстров, Д.А. Мазалов, А.Ф. Паль, A.B. Филиппов, Ф.В. Шугаев. Эволюция ударных волн при оптическом пробое в плазме несамостоятельного разряда. Физика плазмы, 1998, т. 24, № 1, с. 37 44.

155. Г.Н. Абрамович. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969, 829 с.

156. В.Н. Тищенко, Г.Н. Грачев, А.И. Гулидов, В.И. Запрягаев, В.Г. Посух. Моделирование ударных волн при большой частоте повторения лазерных искр. Квантовая электроника, 2001, т.31, № 4, с. 283

157. V.N. Tischenko, G.N. Grachev, V.l. Zapryagaev, A.L. Smirnov, A.V. Sobolev. ф A Plasma Jet and Shock Waves Initiated by an Optical Pulsating Discharge. The

158. Experiment. The 4 Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications». Moscow, IVTAN, 2002, p 60-67

159. B.H. Тищенко, А.И. Гулидов. Ускорение лазерной плазмы оптическим пульсирующим разрядом, движущимся в воздухе с гиперзвуковой скоростью. Письма в ЖТФ, 2000, т.26, в. 19, с.77

160. V.N. Tischenko, A.I. Gulidov. Generation of a Plasma Jet by Optical Discharge Moving in the Atmosphere with Hypersonic Velocity. The 2 Workshop on Magneto- Plasma- Aerodynamics in Aerospace Applications". Moscow, IVTAN, 2000, p. 196-201

161. Н.М.Кузнецов, Термодинамические функции и ударные адиабаты воздуха при высоких температурах, М.: Машиностроение, 1965

162. Фомин В.М., Гулидов А.И., Сапожников Г.А. Высокоскоростное взаимодействие тел. Новосибирск, СО РАН, 1999, С. 600

163. Ф.С. Баум, Б.И. Шехтер, К.П. Станюкович. Физика взрыва, ГИФМЛ, 1959.

164. В.Н. Тищенко, Г.Н. Грачев, В.И. Запрягаев, A.JI. Смирнов, А.В. Соболев. Лазерная генерация инфразвука точечным источником. Эксперимент. Динамика сплошной среды. Вып. 121, Акустика неоднородных сред. Новосибирск, 2002, с. 148 152

165. V.N. Tischenko, A.I. Gulidov. Transformation of Optical Discharge into a Low-frequency Quasi-stationary Wave Moving along the Beam. Proceedings of 5 "Workshop on Magneto-Plasma-Aerodynamics in Aerospace Applications", Moscow, IVTAN, 2003, p.313-322.

166. А.В. Пинаев, B.T. Кузаков, B.K. Кедринский Структура ударных волн в ближней зоне при взрыве пространственных зарядов в воздухе. ПМТФ. 2000, т. 41, №5, с.81 90.

167. V.K. Kedrinskii. Underwater explosives sound sources. Encyclopedia of acoustics. Ed. by M.J.Crocker. N.Y.; Toronto: John Wiley and Sons, 1997, v.l, p.539

168. Л. Мирабо, Ю.П. Райзер, M.H. Шнейдер, Р. Брейкен. Уменьшение сопротивления и энергетических затрат при выделении энергии перед тупым телом в гиперзвуковом полете. Теплофизика высоких температур. 2004, т. 42, № 6, с. 890 899.

169. В.А. Красильников, В.И. Павлов. О звуковом поле движущегося источника. Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1981, т.24, №5, с.609.

170. В.В. Власов, В.Г. Грудницкий, В.Н. Рыгалин. Газодинамика при локальном выделении энергии в до и сверхзвуковом потоке. Изв. Ран МЖГ. 1995, №2, с. 142

171. В.Н. Луговой, А.М.Прохоров. Теория распространения мощного лазерного излучения в нелинейной среде. УФН, 1973, т. 111, № 2, с. 203.

172. Г.А. Аскарьян. Эффект самофокусировки. УФН, 1973, т.111, № 2, с. 249

173. Ю.А. Ананьев, О.Б. Данилов, С.А. Тульский. Авторское свидетельство 577862. 197

174. А.И. Божков, Ф.В. Бункин. Квантовая электроника. Генерация звука в жидкости при поглощении в ней лазерного излучения с модулированной интенсивностью. Квантовая электроника 1975, т.2, № 8, с.1763-1776.

175. V.V. Apollonov, V.N. Tishchenko. Stable Generation and Merging of Shock Waves for "Lightcraft" Applications. Proceedings of Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct.11-14, 2004,

176. V.V. Apollonov, V.N. Tishchenko. Shock Wave Merging Mode For "Lightcraft" Application. Proceedings of Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct. 11-14, 2004,

177. B.B. Аполлонов, В.Н. Тищенко. Механизм объединения ударных волн в лазерном воздушно-реактивном двигателе. Квантовая электроника. 2004, т. 34, № 12, с.1143 1146.

178. К.А. Наугольных, Островский Л.А., Сутин A.M. Нелинейная акустика. В книге "Нелинейные волны. Распространение и взаимодействие". М., "Наука", 1981, с. 166.

179. Г.Н. Грачев, А.Г. Пономаренко, А.Л. Смирнов, П.А. Стаценко, С.И. Трашкеев Оптическая система быстрого перемещения фокуса луча. Сб. трудов VI Межд. конф. «Прикладная оптика», С.-Петербург, 18-21 октября 2004, т.4, с.З.

180. Грачев Г.Н., Пономаренко А.Г., Смирнов А.Л., Стаценко П.А., Тищенко В.Н., Трашкеев С.И. Движущийся в газе оптический пульсирующий разряд. Квантовая электроника. 2005, т. 35, № 11, с. 973-975.

181. G.N. Grachev, A.G. Ponomarenko, A.L. Smirnov, V.B.Shulyat'ev. Multifunctional 3 kW C02 laser with controllable spectral and temporal characteristics for industrial and scientific applications. Proc. of SPIE, vol. 4165 (2000), p. 185-196

182. Щ 211. Л.П. Маркелова, И.В. Немчинов, Л.П. Шубадеева Остывание нагретойобласти, образованной при пробое воздуха излучением ОКГ. ПМТФ, 1973, № 2, с.54 63.

183. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987, 591 с.

184. М. Ван-Дайк. Альбом течений жидкости и газа. М.: Мир, 1986, 180 с.

185. И.А. Буфетов, A.M. Прохоров, В.Б. Федоров, В.К. Фомин. Гидродинамическая релаксация облака горячего газа после лазерного пробоя в воздухе. ДАН СССР, 1981, т.261, № 3, с.586 588

186. В.Н. Кондрашев, Н.Б. Родионов, С.Ф. Ситников, В.И. Соколов. Исследование газодинамических эффектов на поздних стадиях лазерной искры. Москва, Препринт № ИАЭ-4154/7. Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова, 1985.

187. P.D. Thomas. Jet flowfield behind a laser supported detonation wave. AIAA Journal, 1977, v. 15, № 10, p. 1405 1409.

188. Г.Н. Грачев, П.А. Стаценко, С.И. Трашкеев Пакет программ для расчетащрезонаторных систем в трехмерном дифракционном приближении. Сб. трудов VI Межд. конф. «Прикладная оптика», С.-Петербург, 18-21 октября 2004, т.1, с.19.

189. A Kantrowitz. "Propulsion to orbit by ground based laser". Astronautics and Aeronautics, 1972, v. 10, N. 5, p. 74-76,

190. G.A. Simons, A.N. Pirri. The Fluid Mechanics of Pulsed Laser Propulsion. AIAA Journal. June 1977, v. 15, p. 835 842

191. Ш.Ч. Пурохит. Влияние реальности газа на характеристики ракетного двигателя с нагревом от импульсного лазера. Ракетная техника ик. космонавтика. 1978, т. 16, № 12, с. 118-119.

192. W.O. Shcall, H.-A. Eckel and W. Riede. Laser Propulsion Experiments with High-Power Pulsed C02 Laser. Abstract GCL-HPL, Wroclav, 2002, p. or.77.

193. Х.Х. Лагнер, Д.Х. Дуглас-Гамильтон. Непрерывные лазерные двигатели. Ракетная техника и космонавтика. 1978, т. 16, № 10, с. 152 164.

194. Т.Д. Маккей, Р.Х. Эскридж, Д.Х. Ванзандт. Эксперименты с оптическим разрядом в водороде.Аэрокосмическая техника. 1989, № 5, 126 135

195. M.V. Powers, C.Zaretzky and L.N. Myrabo. Analysis of Beamed-Energy Ramjet / Scramjet Performance. AIAA Paper 86- 1761, 1986.

196. J.P. Moder, J.S. Blandino, S.R. Frazier, L.N.Myrabo and R.J.Rosa. Laser -Energized MHD Generator for Hypersonic Electric Air-Turborockets. AIAA Paper 87- 1816, 1987.

197. Ю.С. Протасов, Ю.Ю. Протасов. Исследование и разработка космических лазерных микродвигателей. 4.1. О тягово-энергетических характеристиках лазерных двигателей эрозионного типа. Известия вузов. Машиностроение. 2002, N 5, с. 35-40.

198. A.A. Ageichik, M.S. Egorov, S.V. Ostapenko, Y.A. Resunkov, A.L. Safronov,

199. V.V, Stepanov. Model Test of the Aerospace Laser Propulsion Engine. Proceedings of Third Int. Symposium on Beamed Energy Propulsion, Troy, New-York, Oct.11-14, 2004. AIP Conference Proceedings. April 27, 2005, Vol. 766, p. 183-194

200. Claude R. Phipps. High Power Laser Ablation III, Proceeding of SPIE, 2000, v. 4065.

201. В.П. Замураев, А.П. Калинина, А.Ф. Латыпов. Оценка тяги ПВРД при импульсном подводе энергии. Теплофизика и аэромеханика, 2002, т.9, № 3, с.405 410.

202. V.V. Apollonov, V.V. Kijko, V.I. Kislov, V.N. Tishchenko. Pulse-periodic lasers for Lightcraft applications. Int. Symposium. XV International Symposium

203. Щ- on Gas Flow, Chemical Lasers, and High-Power Lasers. Proc. Prague, Chech

204. Republic, 2004, SPIE Vol. 5777, p. 1011-1018.

205. П.К. Третьяков, C.C. Воронцов, А.Ф. Гаранин, Г.Н.Грачев, А.Л. Смирнов, А.В. Тупикин Инициирование горения пропано-воздушных смесей импульсно-периодическим излучением С02-лазера. Докл. РАН, 2002, т. 385, № 5, с.618-620.

206. С.И. Зилитинкевич. Высокочастотные факельные источники. Телеграфия и телефония без проводов. 1928, № 9, с.652 661.

207. Б.И. Плоткин. Громкоговоритель на факельном разряде и увеличение его коэффициента действия. Изв. Вузов. Приборостроение. 1960, т.З, №2, с.9 -13.

208. U. Ingard. Acoustic wave generation and ampflication in a plasma. Phys.Rev. 1966, v.41,n.l,p,145- 153.

209. Ю.М. Коган. Исследование параметров плазмы модулированного разряда в гелии. ЖТФ, 1973, т.43, № 12, с. 2002-2004.

210. В.И. Тимошенко. Исследование эффекта электроакустического преобразования в низкотемпературной плазме. Акустический журнал. 1973, №19, с. 788-789.

211. В.В. Марусин, И. А. Тихомиров, Ю.Г. Юрьев. Влияние амплитудной модуляции на свойства высокочастотного разряда. Генераторы низкотемпературной плазмы. М.: Энергия, 1969, с. 336 341.

212. Г.А. Галечан, Э.Г. Диванян, А.Р. Мкртчан Усиление звука в плазме. Акустический журнал. 1990, т.36, в.2, с.364 -366.

213. Н.М. Кузнецов, Ю.П. Райзер. О рекомбинации электронов в плазме, разлетающейся в пустоту. ПМТФ, 1965, № 4, с. 10 20.

214. А.Н. Поляничев, B.C. Фетисов. Расширение в вакуум многозарядной плазмы. ЖТФ, 1975, т. 45, в. 11, с. 2337-2342.

215. Е.Е. Ловецкий, А.Н. Поляничев, B.C. Фетисов. Разлет рекомбинирующей плазмы в вакуум. ЖТФ, 1974, т. 44, в. 5, с. 1025 1031.

216. А.Н. Поляничев. Разлет нагреваемой лазерным излучением плазмы паров мишени в разреженный фоновый газ. Физика плазмы. 1993, в.З, с.391 397.

217. Е.Е. Ловецкий, А.Н. Поляничев, B.C. Фетисов. Рекомбинация и ускорение ионов лазерной плазмы. Физика плазмы. 1975, т. 1, с. 773 781.

218. Ю.А. Быковский, С.М. Сильнов, Б.Ю. Шарков, Г.А. Шерозия, С.М. Шувалов. Лазерная плазма двухкомпонентных смесей. Физика плазмы. 1977, т.З, с. 1153

219. В.И. Бергельсон, И.В. Немчинов. Численное исследование взаимодействия излучения лазера с преградой в вакууме с учетом спектрального состава излучения, испускаемого образующейся плазмой. Квантовая электроника. 1980, т. 7, №11, с. 2356-2361.

220. А.В. Добкин, Т.Б. Малявина, И.В. Немчинов. Квазистационарное испарение сферы интенсивным излучением сплошного спектра. ДАН СССР. 1981, т. 257, № 6, с. 1347 1348.

221. А.Г. Пономаренко. Сборник научных трудов "Физика космической и лабораторной плазмы". Новосибирск, "Наука", 240 с.

222. Ю.П. Захаров, A.M. Оришич, В.Н. Снытников, И.Ф. Шайхисламов. Исследование процесса перезарядки в спектральной диагностике плазменных потоков. ПМТФ. 1994, № 3, с.174-180.

223. С.А. Никитин, А.Г. Пономаренко Динамика и пространственные границы торможения плазменного облака взрыва в дипольном магнитном поле. ПМТФ, 1993, т.34, № 6, с.3-10.

224. A.M. Orishich, I.F. Shaikhislamov, V.G. Posukh Self-compression of laser-produced plasma into thin monovelocity shell. Laser and Particle Beams. 1996, v.14, № 1, pp. 63-70.

225. В.Н. Тищенко. Ускорение нейтралов и ионов водорода с помощью лазерной плазмы. Изв. АН, сер. физ. 1991. Т.55, N 6, С.1178-1183.

226. А. Мак-Дональд. Сверхвысокочастотный пробой в газах. М.: «Мир», 1969, с.340.

227. C.B. Голубев, С.И. Грицинин, В.Г. Зорин, И.А. Коссый, В. Семенов. СВЧ-разряд высокого давления в пучках электромагнитных волн. В сб. трудов высокочастотный разряд в волновых полях. Институт прикладной физики АН СССР, г.Горький, 1988, с. 136

228. Ходатаев В.К. Гидродинамические процессы в плазме сверхмощного высокочастотного разряда. Химия физики, 1993, т.12, №.3, с.303

229. А.Ф. Александров, A.A. Кузовников, В.М. Шибков Свободно локализованный СВЧ-разряд в сфокусированном пучке. Инженерно физический журнал, 1992, т.62, №.5, с.726

230. H.A. Богатов, C.B. Голубев, C.B. Разин О механизме неустойчивости несамостоятельного СВЧ-разряда в азоте. ТВТ, 1992, т.30, в.6, C.I04I

231. В.Г. Бровкин, Ю.Ф. Колесниченко Структурные особенности инициированного разряда в СВЧ-поле круговой поляризации. Письма в ЖТФ, т. 17, в.15, с.41.

232. В.Г. Бровкин, Ю.Ф. Колесниченко. Структура и характер распространения инициированного СВЧ-разряда высокого давления. Письма в ЖТФ, 1990, т.16, в.З, с.55