Безразмерная скорость плазменного образования на выходе из
электродного канала может достигать значений 0,15. . . 0,3, а раз-
мерные значения скорости могут составить
1
,
5
. . .
3
км/с. При этом
реализуется режим немонотонного ускорения. Здесь отметим, что при
указанных электротехнических параметрах ИППУ увеличения скоро-
сти плазмы можно добиться за счет уменьшения длины электродов
разряда (т.е. за счет роста
A L
−
2
, приближая его к
A
opt
). При средне-
массовой температуре газа в канале на уровне 1 кK данные скорости
формируемого плазменного образования являются сверхзвуковыми и,
следовательно, движение плазменного поршня будет сопровождаться
распространением ударной волны.
Для экспериментальной установки
θ
= 0
,
015
и кинетический КПД
данной системы будет гарантированно ниже 0,5% даже при оптималь-
ных режимах ускорения.
Тепловой КПД может принимать (
λ
=
R
пл
/R
Σ
≈
0
,
3
) значе-
ния 0,2. . . 0,5. В этом случае энергия джоулева тепловыделения
при
W
0
= 5
. . .
8
кДж (
U
0
= 3
. . .
4
кВ) составит
Q
Дж
1
. . .
4
кДж.
При ускоряемой массе
m
0
3
∙
10
−
5
кг удельная энтальпия форми-
руемого плазменного образования может изменяться в диапазоне
h
=
Q
Дж
/m
0
= (0
,
3
. . .
1
,
3)
∙
10
5
кДж/кг. Данному значению энталь-
пии соответствуют значения температуры плазмообразующего газа
(Ar) из диапазона 20. . . 30 кK. Здесь необходимо отметить, что на-
грев плазменного образования до столь значительных температур
должен вызвать эффект интенсивного газодинамического расширения
плазменного образования с увеличением кинетической энергии по-
ступательного движения и понижением его температуры. Такого рода
явления в рамках данной модели не рассматриваются и должны быть
исследованы с помощью системы уравнений магнитной плазмодина-
мики.
Заключение.
1. Сформулирована физико-математическая модель
процессов ускорения плазменного образования в гибридных двухсту-
пенчатых импульсно-периодических плазменных установках, генери-
рующих высокоэнергетические импульсные плазменные образования
при нормальных атмосферных условиях.
2. Выполнены численные расчеты и определены особенности рас-
пределения теплофизических параметров газа в электродном канале
ИППУ на стадии заполнения его низкотемпературной плазмой, гене-
рируемой системой стационарных плазмотронов. Установлен квадра-
тичный закон распределения массы в канале, необходимый для расчета
процессов на второй стадии.
3. Численные расчеты процессов на стадии импульсного сильно-
точного разряда проведены на основе системы уравнений электроди-
намического приближения. Установлены особенности динамики уско-
рения формирующегося плазменного образования. Определены зави-
симости скорости, температуры и других параметров генерируемой
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 3 49
