等离子体技术在军事上的应用

一、等离子体的基本概念 等离子体又称为物质的第四态,是继固体、液体、气体之后物质存在的第四种物质状态。它是由大量的自由电子和离子组成,且宏观上呈电中性,其运动主要受电磁场力的作用,并表现出显著的集体行为。产生等离子体的方法有多种,例如热致电离、气体放电、高能粒子轰击、激光照射等方法都能使气体电离成为等离子体。在军事上,     

等离子体隐身与等离子体武器

什么是等离子体等离子体一般指电离的气体,由离子、电子及未经电离的中性粒子所组成,从整体上看呈现电中性。等离子体是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四态物质,其产生和运动主要受电磁场力的作用与支配。像火焰和电孤中的高温部分,太阳和其他恒星的表面气层都是等离子体。在军事上,核爆炸、放射性同位素的射线、高超音速飞行器的激波、燃料中掺有铯、钾与钠等易电离成分的火箭以及喷气式飞机的射流等,     

等离子体隐身技术简介

目前,一种新概念隐身技术——“等离子体隐身术”正在秘密开发中。所谓“等离子体隐身术”,是利用等离子体原理来规避探测系统的一种新技术。等离子体亦称“等离子区”,一般指电离的气体,由离子、电子及未经电离的中性粒子所组成;因正负电荷密度几乎相等,故从整体上呈现电中性。不带电的普通气体在受到外界高能作用后(如对气体施加高能粒子轰击、激光照射、气体放电、热致电离等方法),部分原子中的电子吸收的能量超过原子电离能,便脱离原子核的束缚成为自由电子,同时原子因失去电子而成为带正电的离子。这样,原中性气体因电     

不同的扩散模型对再入体等离子体鞘电子密度分布的影响

本文研究不同的扩散模型对再入体等离子体鞘电子密度分布的影响。由于电子和离子的质量相差三个量级以上,电子的浓度扩散速度比离子大得多,引起正负电荷分离。由此产生的诱导电场又阻碍带电粒子的扩散运动。本文同时考虑这二种影响扩散的因素,得到了非平衡等离子体鞘带电粒子分布的数值解,并与准中性模型、双极扩散模型等其它三种近似模型进行了比较。计算表明:流场的大部份区域满足等离子体准中性假定,但在物面和激波附近存在电荷分离较明显的薄层,其厚度约为Debye屏蔽长度的量级。这种边界效应对中性粒子的分布影响甚微,但对带电粒子的分布则产生一定的影响。由此可以判断各种扩散模型的适用性。     

美国国防知识产权的归属及权益分配

正美国能成为世界军事强国,离不开对国防知识产权的重视及其建立起来的一整套国防知识产权法律制度。其基于利益平衡处理国防知识产权归属及利益分配的做法,对我国应有所裨益。国防知识产权权利归属及权益分配问题是进行国防知识产权制度建设的重要内容,直接关系到能否有效激励创新主体寻求技术突破。当前,世界主要军事强国对国防知识产权都非常重视,经过几十年的探索,逐步建立起一整套国防知识产权法律制度,其中最为完善和典型的是美国。美国能成为世界军事强国,离不开对国防知识产权的重视及其建立起来的一整套国防知识产权法律制度。     

基于高压脉冲等离子体技术的TNT废水处理研究

针对报废弹药处理过程中产生的TNT废水毒性大、处理难的特点,分析TNT废水的特性和当前处理方法现状,提出基于高压脉冲等离子体技术的TNT废水处理方法;分析脉冲等离子体对废水的处理降解机理,给出双向窄脉冲电源和气液固三相反应器的设计方案．研究表明,利用脉冲放电等离子体技术可提高TNT废水的处理效率,有效解决报废弹药TNT废水处理难题．     

低温等离子体用于高功率微波防护研究

等离子体对于高功率微波的攻击具有独特的防护效果。基于等离子体流体近似方法,利用COMSOL软件研究了高功率微波与柱状等离子体阵列相互作用过程中入射电场随时间的演变过程,分析了等离子体防护高功率微波的物理过程和作用机理。研究结果表明,入射的高功率微波会使等离子体参数发生剧烈变化,特别是其电子密度将急剧增加,从而使等离子体对入射的高功率微波表现出类似金属的电磁特性,最终实现对入射高功率微波的有效防护。此外,利用高频辉光放电产生柱状等离子体阵列,通过实验验证了等离子体对高功率微波的防护作用。最后,总结了基于等离子体的高功率微波防护技术需解决的主要问题。     

军用软件无线电通信技术发展概述

首先论述了软件无线电的军事需求及其发展现状,然后介绍了软件无线电技术的实现途径及关键技术,重点介绍了西方各军事强国对软件无线电技术的研发计划及其军事应用,同时也探讨了软件无线电技术在民用领域的发展前景.     

并联放电等离子体合成射流激励器工作特性

等离子体合成射流激励器凭借射流速度高、工作频带宽、响应迅速等优势在高速流场主动流动控制领域具有良好的应用前景。为了克服单个激励器控制能力弱、控制范围窄的缺点,开展了并联放电等离子体合成射流激励器的研究,搭建了最多支持三路并联放电的微秒脉冲电源。测试结果表明,电源在空载及负载条件下可以实现1000 Hz稳定放电。随着放电电容的增大,放电电能的提高,等离子体电弧的温度升高,激励器腔体内气体被加热得更剧烈,产生的射流速度增大。随着工作频率的提高,激励器的击穿电压降低,放电电能减小,射流速度减小。通过对触发信号的调制,可以实现每个激励器的独立控制,使得并联式激励器具有更强的流动控制灵活性。试验结果显示,激励器工作相位与触发相位具有较好的对应关系。     

驶出西南太平洋的澳大利亚“蓝色海军”

澳大利亚是大洋州主要国家之一,幅员辽阔、人口稀少、四面环海,战略环境独特,拥有一支历史近百年的海军。近年来,随着澳海军军事思想的不断发展和军事力量的不断壮大,再加上澳大利亚的持续繁荣对海上航线的安全与畅通依赖性越来越强,澳政府已不满足在西南太平洋地区的头等军事强国地位,瞄上了地区军事大国和海上强国的目标,即不但要在周边表现强大,还要能为配合盟国作战去远征。目前,澳海军正致力于向灵活性和多重任务能力方向转变,努力寻求在解决全球经济、社会和战略问题等方面扮演愈来愈重要的角色。巨资打造核心战舰超前规划防袭于未然2…     

Experiment and Calculation for Expansion Process of Ablation Plasma Jets in Liquid

The expansion process of ablation plasma jet in liquid was experimentally investigated by using high speed digital camera. The sequential pictures show that, in the initial stage of the jet, the Taylor cavity expands in the axial and radial directions simultaneously, and then, is subjected to the constraint of chamber wall, in axial direction mainly. The maximum axial speed of the cavity's head ranges from 240m/s to 280m/s. Some strong heat conduction and mass transmission effects can be found in the surface of Taylor cavity, where the plasma cools down and condenses as solid particles while the liquid vaporizes as gas. Compared the expansion processes of the cavities among the different discharge energies and the nozzle diameters, it can be seen that the expansion speed of the cavity is directly proportional to the discharge energy and inversely to the nozzle diameter, and the effect of the discharge energy is stronger than that of the nozzle diameter. A set of equations describing the expansion process of ablation plasma jet was derived under the assumption of momentum conservation. The calculated results by use of the equations coincide with the experimented results better.     

高速核在高温热平衡等离子体中的非平衡弛豫过程对热核反应率参数的影响

高速核入射到高温热平衡等离子体背景中,由于入射核动能远大于背景等离体中带电粒子之平均动能,入射核在与背景等离子体达到热平衡之前,会存在一段逐渐损失能量的非平衡弛豫过程。本文以高速氘核入射到高温氘化锂等离子体为例,在计及氘核的这种非平衡弛豫过程时,给出了一种计算热核反应D(t,n)~4He之反应率参数的方法。氘核在弛豫过程中的能量损失考虑了氘核与各种带电粒子的库仑散射过程,其能量损失率采用快速带电粒子的慢化理论来计算;氘与背景等离子体中的原子核发生的核反应过程,考虑了非平衡状态下束靶机制的D(t,n)~4He反应和热平衡状态下的D(t.n)~4He反应。在暂未考虑核散射的情况下,计算结果表明,当等离子体温度在7.5KeV～20KeV范围内变化时,氘核的非平衡弛豫过程对热平衡状态下D(t,n)~4He反应率参数的修正因子大致在1.0062～1.0943范围内变动,且温度越高,修正因子越小。计算还表明,当温度一定时,修正因子随等离子体中粒子的数密度变化不明显。     

应用于飞行器隐身等离子体的分析

根据雷达波隐身对等离子体电子数密度的要求 ,分析计算说明了热平衡与非热平衡等离子体以及冷等离子体可应用于飞行器的隐身。通过对等离子体不同产生方法、临界电子数密度的分析以及气体击穿电场强度的计算 ,归结出了不同等离子体的特点 ,并进而说明用稳态电源以及微波源产生的等离子体适合应用于飞行器隐身     

Research on 2D Model of Capillary Discharge Plasma

The physical process of capillary discharge in a PE tube utilized in electro-thermal-chemical(ETC)guns was investigated.ETC guns can enhance the ignition and combustion of propellant in order to reduce the ignition delay and increase muzzle velocity of the projectile.A key component in ETC gun is the capillary plasma source.In this paper,a 2D steady state model of discharge was built by using magnetic hydrodynamics method.It took the plasma energy balance,material ablation,mass and momentum conservations in a quasi-neutral plasma region into account.Also,the effect of different compositions and PE concentration distribution were considered.In order to evaluate the validation of this model,the simulation results are compared with former works.     

结构设计对混响室场性能影响的仿真研究

通过仿真计算,分别研究了尺寸比例设计对混响室场均匀性的影响和体积变化对混响室电场强度大小的影响。数据结果表明：混响室内工作区域的场均匀性随着混响室长／宽比值增大而变差,且为获得场均匀性较优的测试环境,长宽比例应〈2。同时证明了混响室存在一临界体积上限,小于临界体积上限时,随着体积的增大,室内的电场强度逐渐减小,场均匀性逐渐提高;达到临界体积上限后,室内的场均匀性开始变差,混响室逐渐丧失对电磁波的混响作用。通过仿真计算得出混响室模型临界体积上限为10^4m^3。     

搅拌器配置对混响室无线电引信敏感度测试结果影响研究

针对国内各类标准及实验中提出的开阔场环境下敏感度测试方法无法满足线度较大弹体及高场强测试需要的问题,利用混响室在测试空间和强场模拟等方面的优势,提出混响室条件下无线电引信敏感度测试方法.测试方法是基于混响室步进工作模式,引入归一化场强这一物理量对混响室中受试引信敏感发火临界场强进行测算.实验证明,取各测试频点在不同采样点处测量值的最小值作为混响室条件下无线电引信的敏感度阈值时,混响室敏感度测试结果数值上最接近于标准均匀场条件下测得的敏感度阈值,同时进行不同搅拌器配置下该类引信的混响室敏感度测试.结果表明:搅拌器组合步进工作测量精度高于各搅拌器独立搅拌,而竖搅拌器独立步进工作时测试精度高于横搅拌器独立工作.     

One-step synthesis of FeO(OH) nanoparticles by electric explosion of iron wire underwater

In this study,we investigated electric explosion of iron wire in distilled water with different energy input adjusted by charging voltage.The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),showing the presence of iron and multiple iron-based compounds oxides with contents influenced by the experimental conditions.In particular,pure FeO(OH) nanoparticles were obtained using electric explosion of iron wire with energy input of 1125 J at charging voltage of 15 kV.Analysis of discharge current and resistive voltage data indicate that the high energy input induced by strong plasma discharge at high charging voltage is a key factor to form FeO(OH).This study presents a one-step method to synthesize FeO(OH) nanoparticles using electric explosion of iron wire.     

Supercritical carbon dioxide as a new working medium for pneumatic launch: A theoretical study

Compared with the conventionally gaseous or liquid working media, the specific internal energy of supercritical carbon dioxide (SCD) is higher at the same temperature and pressure, and the critical temperature of carbon dioxide is close to room temperature, making SCD a potential new working medium for pneumatic launch. To analyze the feasibility of this conception, an analytical model of a pneumatic catapult is established on basis of the conservations of mass and energy. The model consists of a high-pressure chamber and a low-pressure chamber connected by multiple valves, and there is a movable piston in the low-pressure chamber that can push an aircraft to accelerate. The effects of the launch readiness state of SCD in the high-pressure chamber, the initial volume of the low-pressure chamber and the valve control on the movement of the aircraft are analyzed. It is found that there is a restrictive relation between the temperature and pressure of the launch readiness state of SCD, i.e., there is a maximum allowable launch readiness pressure when the launch readiness temperature is fixed. If this restrictive relation is not satisfied, the working medium in the low-pressure chamber will drop to its triple point within a few milliseconds, leading to a launch failure. Owing to this restrictive relation, there is an optimal launch readiness state of SCD with the highest working capacity for any allowable launch readiness temperature. The pressure of the low-pressure chamber will decrease significantly as the initial volume increases, leading to a decreased acceleration of the aircraft. The ac-celeration can be controlled below a critical value by a designed sequential blasting technique of multiple valves. The calculated results show that a 500 kg aircraft can be accelerated from 0 to 58 m/s in 0.9 s with 36 kg of carbon dioxide. This research provides a new technique for the controllable cold launch of an aircraft.     

超声速调制气流声源声压级增益特性的理论与实验

通常认为,当气室压力提高到一定程度,调制气流声源声压级输出将趋于饱和。为了从基本原理上探讨进一步提高声源输出的途径,设计了收缩-扩张喷口,将调制作用上游的声速流动提高至超声速。理论分析表明,来流气压较高时,超声速调制优于声速调制,可获得一定的声压级增益。增益量随喷口面积比减小而增加。旋笛实验在调制频率较低时得到了超声速调制的声压级增益;调制频率较高时,受瞬态作用的影响,参与调制的气流很可能未完全发展为超声速流动,超声速调制与声速调制的旋笛性能相同。     

目次

为改善等离子体合成射流激励器在稀薄空气环境中的控制效果,增强其临近空间环境适应性,开展了腔体增压条件下激励器工作特性的研究。建立了腔体增压效果理论分析模型,计算结果表明:采用高压气源供气可以较好地提升激励器腔体气压,并且腔体气压对高压气源气压具有较好的跟随性,从而为射流强度调节提供了一种新的方式。搭建了腔体增压等离子体合成射流激励器实验系统,开展了腔体增压压力和射流流场特性测量,实验测量结果与计算结果吻合良好,误差小于2.6%。高速纹影观测显示:在腔体增压作用下,激励器控制力得到显著改善,射流锋面峰值速度由256 m/s提升至507 m/s。