Erzeugung hoher Plasmageschwindigkeiten durch Heizung und eigen-magnetische Beschleunigung in Lichtbögen.

摘要

Stationäre Plasmaströmungen hoher Geschwindigkeit wurden bisher mit Plasmabrennern erzeugt, in denen das Arbeitsgas mittels eines Licht-bogens in einer Brennkammer aufgeheizt und anschliessend in einer Düse nahezu adiabatisch entspannt wird.nDiese Untersuchung behandelt die Frage, welche Geschwindigkeitsstei-gerung zu erwarten ist, wenn der Lichtbogen nicht nur in der Brennkammer bei nahezu konstantem Druck, sondern auch in der Entspannungsdüse brennt.nEs ergeben sich zwei Effekte, die zur Plasmabeschleunigung beitragen:n1. Das Plasma wird während der Expansion durch die im Lichtbogen freige-setzte Joulesche Wärme nachgeheizt, wodurch eine Geschwindigkeits-steigerung erzielt wird.n2. In einer sich aufweitenden Plasmaströmung mit überlagertem Licht¬bogen tritt ein magnetischer Beschleunigungseffekt durch Zusammen¬wirken von Stromdichte und Eigenmagnetfeld (Lorentz-Kräfte) auf. Diese eigenmagnetische Beschleunigung führt bei hohen Stromstärken und geringer Gasdichte zu ausserordentlich hohen Geschwindigkeiten.nEntscheidend für eine praktische Realisierung beider Effekte ist die Frage, ob ein Lichtbogen in einer expandierenden Überschallströmung bei geringen Drücken stabil brennt. Die experimentellen Untersuchungen zeigen, dass dies der Fall ist.