二氧化碳气体高温红外辐射的测量与研究

在高频等离子体风洞中建立了高温二氧化碳流场,通过测量和计算获得了温度和摩尔比数分布,同时进行了红外光谱测量实验。给出了测量实验装置、原理及方法,并在1500 K～3000 K范围内四个不同的温度环境下进行实验,获得了二氧化碳在不同温度下4.3 μm附近v₃振动带的红外光谱数据。发现随着温度的升高,光谱曲线的最高峰位置向长波方向移动。通过理论分析得到了高温下二氧化碳气体红外辐射实验测量中出现“红移”现象的理论原因,以及与天体物理中红移现象的区别。该理论可应用于高温气体温度测量。     

碳纤维增强类复合材料烧蚀产物对等离子体流场特性影响的实验研究

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀并产生等离子体。为分析不同烧蚀条件下碳纤维增强类复合防热材料的烧蚀产物对下游流场特性的影响,利用高频等离子体风洞,采用高频感应加热方式对碳/碳和碳/碳化锆两种复合防热材料进行烧蚀并产生高速等离子体射流,在下游通过朗缪尔探针和平头柱塞量热计获得不同烧蚀状态下的流场电子数密度和驻点热流。研究结果表明：随着两种材料烧蚀率的增加,下游流场中的电子数密度和驻点热流逐渐降低,表明“黑障”风险和气动加热现象得到缓解;碳/碳化锆材料在降低下游流场的电离度和焓值方面优于碳/碳材料;随着材料前方来流焓值的增大,两种材料烧蚀造成的下游流场电离度和焓值的差异会在一定程度上缩小。     

热环境条件下红外窗口气动光学传输效应实验研究

红外窗口导致的气动光学效应将对高速导弹的红外成像制导产生重要影响,文中在等离子体射流中对二维尖劈模型中的石英窗口进行加热,测量了一定射流条件下红外窗口表面温度分布和热流分布;利用径向剪切干涉技术,测量了气动加热条件下红外窗口引起的传输光束波面相位的变化,获得了点扩散函数和斯特列尔比的变化。实验结果表明:热环境下的红外窗口导致传输光束的远场强度发生衰减,能量分布发生扩散,光束的会聚性显著降低。