用等离子体发生器产生的高温气流模拟超高速飞行器进入大气层时所处的严重气动加热环境的一种试验方法。远程导弹、人造卫星、航天飞船、行星探测器等超高速飞行器进入大气层时,气体受到剧烈压缩和摩擦,温度可升到7000~8000开以至超过1万开,形成部分电离等离子体,对飞行器剧烈加热(见烧蚀)。为了研制适用的热防护系统和材料,必须进行地面模拟试验。电弧等离子体发生器是能够持续产生相当于飞行条件下产生的高温气体的主要试验设备,50年代后期以来不断得到改进。这种设备现在以直流、长弧、大功率为主,电源功率达到100兆瓦(50000伏,2000安),弧室气压达到300大气压(1大气压=101325帕)左右。电弧加热器是一种比较先进的加热器,可在很高的气压下达到较高的气体总焓。
用电弧加热器进行气动热模拟试验时,应根据模拟要求采用不同的试验方式。例如,材料烧蚀试验用亚声速射流在平头试件上进行;导弹端头烧蚀模型试验用超声速射流和球头模型;飞行器侧壁材料烧蚀试验用亚声速和超声速导管;加热率低的飞船等防热试验通常用低压高超声速风洞。图1是这几种试验的示意图。试验中需要测量温度、焓、流速等气流参量,表面压力和热流等模型环境参量,表面温度、烧蚀速度、内部温度分布等烧蚀参量。将所得结果与理论计算进行比较,供设计参考。