Представлены результаты исследования уноса материалов (эрозии) наиболее тепло-напряженных узлов трехфазного плазмотрона переменного тока «Звезда» мегаватт-ной мощности: электродов и конфузоров. Данные по уносу получены путем взвешивания исследуемых узлов после циклов их работы на фиксированных режимах.
В качестве рабочего тела использовался воздух. Режимы работы плазмотрона варьировались в диапазонах изменения дуговой мощности 0,5–1,2 МВт, токов 160–400 А, расхода газа70–170 г/с. При использовании различных выходных сопел давление в плазмотроне изменялось от 0,2 до 1,65 МПа. Показано влияние различных параметров режима работы на ресурс плазмотрона. С использованием полученных данных по эрозии электродов и конфузоров проведена оценка их ресурса.
Аналитически и численно исследованы дисперсионные характеристики поверхностных и затухающих волн в структуре «металл–диэлектрик–плазма–диэлектрик–металл» при наличии столкновений. В этой системе при отсутствии поглощения и переходе плотности электронов через удвоенную критическую величину происходит перестройка структуры собственных волн, связанная с появлением поверхностных волн. В поглощающей плазме также происходит перестройка, однако номера перезамыкающихся мод зависят от размеров структуры и соотношения частоты столкновений электронов и частоты поля. Корректный учет данного процесса существенен при аналитическом анализе структуры поля в плазменных реакторах, при конструировании плазменных антенн и решения других задач электродинамики плазмы.
Установлено сходство механизмов коммутации компактных вакуумных искровых разрядников и разрядников с лазерным поджигом при сравнимом уровне плотности потока энергии в узле поджига–ионизация остаточного газа потоком коротковолнового излучения и быстрых электронов из плазмы катодного пятна или лазерной плазмы. Указанный механизм позволяет эффективно уменьшать задержку срабатывания разрядника путем повышения энергии поджига. Проведено экспериментальное исследование преимуществ использования схемы поджига с увеличенной энергией для управления малогабаритными вакуумными искровыми разрядниками. Наблюдается устойчивое снижение времени задержки срабатывания разрядника и повышение уровня стабильности задержки. Наиболее эффективно, с точки зрения минимизации и стабильности времени задержки срабатывания разрядника, вложение энергии в формирование инициирующей плазмы происходит на искровой стадии вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика в узле поджига.
В данной работе приводятся результаты исследований по формированию плотных потоков водородной плазмы ЭЦР-разряда в магнитном поле одиночного соленоида. Показана возможность формирования однородных потоков с плотностью 750 мА/см2 и полным током 5 А. Приводятся результаты первых экспериментов по формированию пучка ионов водорода из плазмы ЭЦР-разряда в одной магнитной катушке. Получены рекордные значения плотности тока в пучке свыше 1,5 А/см2. Представленные результаты свидетельствуют о перспективности использования рассмотренной системы в приложениях по созданию инжекторов высокоэнергетических нейтралов для нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза.
Изучено влияние продольного магнитного поля на эмиссионные характеристики форвакуумного плазменного источника электронов на основе разряда с полым катодом. Показано, что, начиная с некоторого порогового значения индукции Bс, магнитное поле приводит к уменьшению концентрации плазмы на оси катодной полости.
С уменьшением диаметра катодной полости пороговое значение Bс увеличивается.
С другой стороны, продольное магнитное поле позволяет увеличить диаметр эмиссионного канала, что способствует существенному увеличению тока эмиссии электронов из плазмы. При этом степень увеличения тока эмиссии определяется геометрией катодной полости и давлением рабочего газа.
Рассмотрены перспективы применения однослойного графена при конструировании оптико-акустических преобразователей (ОАП) нового поколения. Показано, что предельные характеристики преобразователей с мембранами из однослойного графена могут быть получены только в ОАП, построенных по схеме Хейса. Рассмотрены основные характеристики мембран – основных элементов ОАП, проанализированы физические свойства графена, как наиболее предпочтительного материала для мембран. Проведены оценки, показывающие, что применение мембран из SLG-графенов позволяет создавать приемники ИК- и ТГц-излучения с ячейками порядка десятков микрон, имеющими предельно высокую чувствительность. Для достижения предельной чув-ствительности предложено выполнение краевой перфорации графеновых мембран. Предложена новая конструктивная схема неохлаждаемых гелий-графеновых оптико-акустических приемников, обладающих теоретически предельными чувствительностью и быстродействием и расширенным до гелиевых температур рабочим диапазоном. Изложенные технические решения могут быть положены в основу конструирования неохлаждаемых мегапиксельных матричных ОАП для регистрации ИК- и ТГц-изображений.
В работе анализируются характерные особенности и принципиальные различия электроакустических характеристик и импедансных спектров компактных низкочастотных гидроакустических пьезоэлектрических излучателей высокой удельной мощности продольно-изгибного, встречно-поршневого и инерционно-изгибного типов. Анализ и сопоставление электроакустических характеристик преобразователей разных типов позволяет определить направление конструкторского поиска и варианты технических решений для преодоления противоречий между компактными размерами, шириной полосы, чувствительностью, низкой резонансной частотой и КПД гидроакустического излучателя. Приведены примеры использования рассмотренных типов преобразователей для разных классов задач гидроакустики.
В работе рассмотрены конструкции двух установок плазмохимического синтеза на базе плазмотронов переменного тока мощностью до 30 кВт для получения ультра-дисперсных (наноразмерных) оксидных и карбидных материалов. Приведены результаты, полученные при выполнении экспериментальных исследований по получению ультрадисперсных порошков оксидов металлов (железа и алюминия).
СТАТЬЯ ПОСВЯЩЕНА ПАМЯТИ ГАЛИНЫ АЛЕКСАНДРОВНЫ КЛЕВЕЗАЛЬ
Работа научно-исследовательского судна “Академик Мстислав Келдыш” в водах к югу от южной оконечности Аргентины, в проливе Дрейка, окрестностях Антарктического полуострова, море Скоша и северной части моря Уэдделла проходила в два этапа: с 16 января по 6 февраля (далее – январь) и с 8 февраля по 3 марта (далее – февраль) 2020 г. Предложен новый метод анализа результатов экологических исследований, и на примере этого метода представлены новые сведения об экологии и о пространственном распределении морских млекопитающих и морских птиц Антарктики. “Экологические отпечатки” некоторых видов морских млекопитающих и птиц очень похожи, следовательно, разные виды (вне зависимости от их систематической принадлежности) характеризуются одинаковым отношением к условиям среды и одинаковым пространственным распределением. Финвал, горбатый кит, снежный буревестник, пингвин Адели, антарктический буревестник и антарктический глупыш в январе были похожи друг на друга по характеру экологических отпечатков, который указывает на приуроченность этих видов к акваториям с айсбергами и/или битым льдом. В феврале связь китов со льдами ослабла, что стало заметно по их экологическим отпечаткам, а у всех перечисленных выше видов морских птиц такая связь сохранилась. Экологические отпечатки хорошо демонстрируют ширину абиотической экологической ниши, которую занимают конкретные виды и группы видов. Экологические отпечатки могут показать изменение областей распределения в конкретные периоды (южный королевский альбатрос), смену стратегии использования акватории (антарктический морской котик), а также другие экологические особенности, в том числе пока нераскрытые.