[發(fā)明專利]基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011016587.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN112067237B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白冰;丁亮;韓瀟;張磊;趙華;李濤;彭毓川;詹海洋;張燚;吳達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): G01M9/04
• 分類號(hào): G01M9/04
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11435
• 代理人: 成丹

1.一種基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞，其特征在于，所述高超聲速風(fēng)洞，試驗(yàn)段高超聲速氣流由定向中性氣體束流產(chǎn)生,所述風(fēng)洞包括依次連接的等離子體束源（1）、粒子回旋共振加速器（2）、中性化室（3）、中性氣體流道（4）、試驗(yàn)段（5）、擴(kuò)壓器（6）、真空艙（7）、真空泵組（8）；所述高超聲速風(fēng)洞中的中性氣體風(fēng)速達(dá)到10馬赫及以上，且有效工作時(shí)間超過(guò)1min；其中，

所述等離子體束源（1）用于提供等離子體束流；所述等離子體束源（1）為層流等離子體束源，提供層流等離子體束流；

所述粒子回旋共振加速器（2）包括射頻線圈（21）和平行磁場(chǎng)（22）；等離子體束流進(jìn)入粒子回旋共振加速器，利用射頻線圈（21）供電產(chǎn)生粒子回旋共振加速，加速后的等離子體中電子和離子在平行磁場(chǎng)（22）中沿著磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，保持帶電粒子的磁矩守恒；所述等離子體束流在進(jìn)入粒子回旋共振加速器前的速度為1.5～2.5km/s;經(jīng)過(guò)粒子回旋共振加速器加速后，等離子體速度為3～7km/s；

所述中性化室（3）內(nèi)具有定向中性氣體束流及定向磁場(chǎng)，用于使等離子體束流定向移動(dòng)并與中性氣體束流進(jìn)行能量交換，通過(guò)共振電荷交換的方式產(chǎn)生高速定向中性氣體束流，獲得試驗(yàn)用定向中性氣體束流；等離子體吞噬器是中性化室（3）的組成部分；

所述中性氣體流道（4）連通所述中性化室（3）和試驗(yàn)段（5），用于為所述試驗(yàn)用定向中性氣體束流提供運(yùn)輸通道；

所述試驗(yàn)段（5）為風(fēng)洞洞體部分，用于為高超聲速氣動(dòng)試驗(yàn)提供氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所；

所述擴(kuò)壓器（6）連通所述試驗(yàn)段（5）和真空艙（7），用于使試驗(yàn)后的中性氣體束流減速增壓；

所述真空艙（7）用于回收工質(zhì)；

所述真空泵組（8）用于對(duì)真空艙（7）抽真空，為所述高超聲速風(fēng)洞提供低壓環(huán)境。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞，其特征在于，等離子體束源（1）和粒子回旋共振加速器（2）構(gòu)成二級(jí)粒子加速器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞，其特征在于，所述層流等離子體束源是50kW的層流等離子體發(fā)生器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞，其特征在于，所述中性氣體流道（4）為漸闊型或直管型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞，其特征在于，所述擴(kuò)壓器（6）包括首尾相連的漸縮管和漸闊管，漸縮管完成試驗(yàn)后中性氣體的增壓，漸闊管完成試驗(yàn)后中性氣體的減速。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的基于等離子體的高超聲速風(fēng)洞，其特征在于，所述中性化室（3）氣體壓力為1～300Pa；所述真空艙（7）內(nèi)的氣體壓力為1～300Pa。