[发明专利]直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列激励装置和方法

权利要求书

1.一种直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励装置，其特征在于，包含直流电源、高压脉冲发生器、第一高压硅堆D1、第二高压硅堆D2、第一电阻器R1、第二电阻器R2、高压电子开关Q1，以及多个等离子体合成射流激励器串联在一起形成的等离子体合成射流激励器阵列；其中

高压电子开关Q1与第一电阻器R1相串联形成串联结构，该串联结构再整体与第二电阻器R2相并联，形成串并结构；该串并结构的两端中，高压电子开关Q1端与直流电源正端相连，两个电阻器连接端与第一高压硅堆D1的正端相连；高压脉冲发生器正端接第二高压硅堆D2的正端，第二高压硅堆D2的负端与第一高压硅堆D1的负端相连接；多个等离子体合成射流激励器串联在一起形成等离子体合成射流激励器阵列；在该阵列中，第一等离子体合成射流激励器的左端与第一高压硅堆D1负端、第二高压硅堆D2负端相连，右端与第二等离子体合成射流激励器的左端相连；第二等离子体合成射流激励器右端与第三等离子体合成射流激励器左端相连...诸如此类，构成首尾相接结构；阵列末尾第N等离子体合成射流激励器的右端接地，N为等离子体合成射流激励器个数；直流电源负端、高压脉冲发生器负端均接地。

2.如权利要求1所述的直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励装置，其特征在于，等离体合成射流激励器由开有小孔的腔体和两根对插的钨针电极组成；腔体的体积为50-1000mm³；电极间距为0.5-4mm；出口小孔的直径为1-3mm。

3.如权利要求2所述的直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励装置，其特征在于，腔体的体积为50mm³；钨针电极的直径为1-3mm；电极间距为1mm；出口小孔的直径为2mm。

4.如权利要求1所述的直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励装置，其特征在于，工作过程如下：

高压脉冲发生器、第二高压硅堆D2和等离子体合成射流激励器阵列组成高压击穿回路，实现放电的击穿；直流电源、第二电阻器R2、第一高压硅堆D1和等离子体合成射流激励器阵列组成直流供电回路，用于维持等离子体合成射流激励器阵列在高电压击穿后形成的电弧，保证放电不熄灭；直流电源、高压电子开关Q1、第一电阻器R1、第一高压硅堆D1和等离子体合成射流激励器阵列形成脉冲放电回路，用于周期性地给等离子体合成射流激励器注入能量；这三个供电回路交替工作，能够实现等离子体合成射流的高频工作。

5.一种直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励方法，其特征在于，具体包括下列步骤：

(1)阶段A：点火触发阶段

在该阶段，高压脉冲发生器输出一个高压脉冲施加在第二高压硅堆D2和等离子体合成射流激励器阵列两端；当脉冲幅值超过等离子体合成射流激励器的所有空气间隙对应的击穿电压之和时，等离子体合成射流激励器的电极之间形成放电电弧通道；

(2)阶段B：高能释放阶段

点火触发后，高压电子开关Q1打开，等离子体合成射流激励阵列进入阶段B；在该阶段，直流电源通过第一电阻器R1、第一高压硅堆D1向等离子体合成射流激励器的电极之间的电弧通道注入能量；强放电电流使得电弧直径迅速增大、温度急剧升高，实现对等离子体合成射流激励器的腔体内气体的快速增压；在腔体内外压差的驱动，射流从等离子体合成射流激励器腔体的出口小孔喷出；

(3)阶段C：低能维弧阶段

高能释放阶段结束后，高压电子开关Q1关闭，等离子体合成射流激励装置进入低能维弧阶段，即阶段C；直流电源、第二电阻器R2、第一高压硅堆D1和等离子体合成射流激励器阵列构成闭合的放电回路；电路中的放电电流仅供维持电弧通道的不熄灭，对于气体的加热效应能够忽略；受自然冷却作用，等离子体合成射流激励器的腔体内气体温度和压力开始缓慢降低，外部环境大气通过出口小孔重新吸入等离子体合成射流激励器，使腔体复原到初始状态；

(4)阶段B/C交替：高频射流产生阶段

由于电弧在一个完整工作周期后并未熄灭，因此交替打开和关闭高压电子开关Q1，即重复进入阶段B和C，即可产生高频的脉冲射流。