Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том II
.pdf180
тером процесса. В двумерных расчетах проявилась возможность возникновения вихрей в нагретом газе за областью энерговыделения (рис. IV 6.26, IV.6 27), на что имеются и экспериментальные указания. Как показало численное моделирование, с учетом действия силы тяжести, при горении НОР в замкнутом объеме, как обычно при наличии теплового источника, возникают крупномасштабные вихревые конвективные течения. Об этом также свидетельствует эксперимент.
Оптический плазмотрон как ракетный двигатель Такой проект разрабатывался в США, и на эту тему имеется много публикации. НОР привлекает своей высокой температурой. В сочетании с использованием легчайшего газа — водорода это позволяет получить исключительно большие скорости v истечения плазмы при расширении через сопло и высокие удельные импульсы I = v/g (g —
Раздел IV ГЕНЕРАЦИЯ ПЛАЗМЫ И ГАЗОВЫЕ РАЗРЯДЫ
ускорение силы тяжести). Принципиальная схема двига теля близка к тому, что изображено на рис. IV.6 23, луч СОг-лазера фокусируется вблизи горла сопла. Например при Ро = 5 МВт и радиусе луча 2,1 см интенсивность S яз 300 кВт/см2. При давлении 30 атм в потоке хо лодного водорода в НОР достигается температура 19 кК Скорость потока 2—8 м/с. Длина поглощения излучения 2— 3 см, скорость в горле сопла радиусом 1 см 15 км/с Достигаются удельные импульсы I = 1400—2400 с при исте чении в атмосферу и 4300—4700 с при истечении в вакуум Даже лучшие сорта химического топлива дают удельные импульсы на порядок меньше. Проект заманчивый, но фантастический. Он упоминается здесь, чтобы продемонстрировать возможности, которые открывает освоение оптических разрядов.
© Ю П. Райзер
IV.7. ЯВЛЕНИЯ ПРОБОЙНОГО ХАРАКТЕРА
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1V.7.1. Объемный и поверхностный пробой диэлек- |
||
IV 7 1 Объемный и поверхностный пробой диэлектриков |
|
180 |
триков |
|||||||||||||
1 |
Пробой газов |
(180) |
2 Вакуумный пробои |
(190) |
|
/. Пробой газов. 1.1. Электронные лавины и таун- |
||||||||||
3 |
Пробой |
жидких диэлектриков |
(193) |
4 Пробой твердых |
|
|||||||||||
|
сендовский пробой. Как известно, ионизация газа в посто- |
|||||||||||||||
диэлектриков (197) |
5 |
Пробои |
на границе |
раздела |
сред |
|
||||||||||
|
янном (квазистационарном) _Е-поле происходит в основном |
|||||||||||||||
(201) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
IV 7 2 Стримерно-лидерные процессы в искровом разряде и молния 204 |
электронным ударом (е + А —> е + е' + А*), размноже- |
|||||||||||||||
1 |
Общие |
представления |
(204) |
2 Длинный стример |
(205) |
|
ние электронов (генерация электронных лавин) приводит |
|||||||||
3 Природа лидерного |
процесса |
(211) |
|
4 Стримерная |
|
к появлению конечной проводимости газа, т е. к пробою |
||||||||||
зона |
и чехол лидера |
(214) |
5 Лидерный |
канал |
(214) |
|
Явление имеет пороговый характер и происходит при пре |
|||||||||
6 Отрицательный ступенчатый лидер |
(215) |
7 Пробой и |
|
|||||||||||||
|
вышении характерного значения Е над пороговым Е", за |
|||||||||||||||
электрическая прочность длинных воздушных промежутков |
|
|||||||||||||||
(216) |
8 Молния |
(217) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
висящим от рода и плотности газа, геометрии РП и др |
|||
IV 7 3 Высокоскоростные волны ионизации большой амплитуды в |
|
что связано с резкой зависимостью скорости столкнови- |
||||||||||||||
длинных трубках |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
225 |
тельной ионизации от энергии электрона Если обьемный |
||||
Введение |
(225) |
1 |
Схема |
экспериментального |
исследова- |
|
||||||||||
|
заряд, образованный электронной лавиной, слабо искажает |
|||||||||||||||
ния ВВИ |
(226) |
2 Скорость |
ВВИ |
(226) |
3 Структура |
|
||||||||||
|
внешнее .Е-поле (что характерно для малых концентрации |
|||||||||||||||
ВВИ |
(228) |
4 Высокоэнергетичные |
электроны |
(229) |
|
|||||||||||
5 Электродинамические и энергетические свойства ВВИ |
|
газа, коротких промежутков и Е ^ Е*), то реализуется |
||||||||||||||
(230) |
6 Излучение |
ВВИ (232) |
7 Теоретические модели |
|
таунсендовский механизм пробоя. |
|||||||||||
ВВИ (232) 8 Применение ВВИ (233) |
|
|
|
|
|
|
При повышенной концентрации зарядов происходит ло- |
|||||||||
IV 7 4 Направляемые лазером электрические разряды |
|
|
234 |
|||||||||||||
|
|
кальное усиление напряженности поля. Пробой приобре |
||||||||||||||
Введение |
(234) |
1 Воздействия лазера на газ и возможность |
|
|||||||||||||
управления траекторией электрического разряда (234) |
2 HP |
|
тает характер распространения волны ионизации, скорое1Ь |
|||||||||||||
вдоль ДЛИ с изолированными плазменными очагами опти- |
|
которой превышает дрейфовую скорость электронов, — |
||||||||||||||
ческого пробоя (235) |
3 HP вдоль ДЛИ с высокой плотно- |
|
происходит переход к стримерному пробою. |
|||||||||||||
стью очагов оптического пробоя |
(237) |
4 Высокоскоростные |
|
|||||||||||||
|
При пробое длинных газовых промежутков суммарный |
|||||||||||||||
волны ионизации в HP (238) |
5 Создание направляемых раз- |
|
||||||||||||||
рядов |
со |
сложной траекторией |
(240) |
6 Применение HP |
|
ток многочисленных стримеров формирует удлиняющийся |
||||||||||
(240) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со временем высокопроводящии канал, что меняет дина- |
|
IV 7 5 Электрические разряды в парогазовой среде с нетрадицион- |
|
мику пробойных явлений и приводит к лидерному пробою |
||||||||||||||
ными электродами (электролиты) |
|
|
|
|
|
|
241 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
При таунсендовском пробое первичный, «затравочный» |
||||||||||
Введение |
(241) |
1 Электрический разряд в газе между твер- |
|
|||||||||||||
дым и жидким электродами |
(242) |
2 Разряды переменного |
|
электрон набирает в Е-иоле энергию между столкновени- |
||||||||||||
тока с жидкими электродами |
(244) |
3 Применение разрядов |
|
ями и расходует ее на возбуждение, нагрев и ионизацию |
||||||||||||
с нетрадиционными электродами |
(245) |
|
|
|
|
|
|
атомов (молекул) газа При этом происходят размножение |
||||||||
IV 7 6 Импульсные объемные разряды в газах высокого давления |
246 |
и дрейфовое смещение электронов в направлении действия |
||||||||||||||
Введение |
(246) |
|
1 |
Общие |
закономерности |
импульс- |
|
|||||||||
|
|
электростатической силы (от катода к аноду) с формиро- |
||||||||||||||
ного |
пробоя |
перенапряженных |
|
промежутков |
(247) |
|
||||||||||
|
|
ванием ионного облака по пути лавины, медленно дрейфу |
||||||||||||||
2 Самостоятельные объемные разряды |
(252) |
3 Объемный |
|
|||||||||||||
разряд с внешней ионизацией газа пучком быстрых |
|
ющего к катоду. В результате ион-электронной эмиссии |
||||||||||||||
электронов (256) |
4 Контракция |
импульсных |
объемных |
|
фотоионизации, фотоэмиссии, ассоциативной ионизации и |
|||||||||||
разрядов |
(261) |
5 Объемный разряд в смесях благородных |
|
других элементарных процессов, сопровождающих релак |
||||||||||||
газов с галогенидами |
(268) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сацию, образуются новые, «вторичные» электроны, иници- |
|||||||
IV 7 7 Коронный разряд в газах |
|
|
|
|
|
|
|
|
273 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ирующие новые лавины (размножение лавин), что приводит |
||||||||
1 |
Определение коронного разряда |
Виды коронного разряда |
|
|||||||||||||
(273) |
|
2 Корона при постоянном напряжении |
(274) |
|
к росту средней СИ и электропроводности газового объема, |
|||||||||||
3 Корона |
при переменном |
напряжении |
(275) |
4 Анализ |
|
т.е. к пробою. |
||||||||||
внешних характеристик униполярного коронного разряда |
|
Ниже рассмотрены механизмы появления первичных |
||||||||||||||
(276) |
|
5 Корона |
при импульсном |
напряжении |
(277) |
|
||||||||||
6 Специальные формы коронного разряда |
(278) |
|
|
|
электронов, закономерности лавинообразного размножения |