20世纪50年代,为了发展弹道导弹技术,美国和苏联竞相开始研制电弧加热器,由于当时电弧理论和实验经验不足,只从实验目标出发,研制了种类繁多的电弧加热器。最先应用于防热材料烧蚀试验的加热器是短弧低电压型,其中代表性加热器为同轴磁旋式电弧加热器,在其基础上,后来又出现了管式电弧加热器和片式电弧加热器。

从供电特性上来讲,电弧加热器装置的从发展初期就经历着两种发展模式交流电弧加热器和直流电弧加热器。交流电弧加热器采用了交流供电,每半周有一次熄弧和再燃过程,电流方向变化,所以采用多电极、各相电极交替工作方式,其电源系统直接采用变压器供电即可,由于交流电弧再燃需要,采用串联电抗器实现降压和移相的作用。交流电弧加热器具有电源系统结构简单、投资小等优点,但存在固有缺陷,热效率低,不易实现高热烙。尽管后期还有一些大功率研究,但其缺陷决定它只能在设备投资必须降低的工业应用和提供中焓的电弧风洞中使用。直流电弧加热器采用直流供电,需要变流装置实现交流到直流的变换,提供恒定方向的电压、电流,它可以做到气流与电弧的长时间接触,出口气流焓值较高,适应气动试验发展要求,多应用在小型电弧装置及高性能大功率试验装置中,但缺点是需增加变流装置,投资大,控制复杂。所以直流电弧加热器是国内外航天研究的重点。

电弧加热器的类型从电弧和气体流动的方向上可以分为垂直流型和平流型。垂直流型的电弧和气流方向垂直,同轴磁旋式电弧加热器即属此类,1960年美国阿尔科公司研制的150kw试验性磁旋式电弧加热器就是其中的代表。为了提高电弧的功率,又出现了多头磁旋电弧加热器,是20世纪60年代到年代进行再入飞行器防热试验的主要设备。垂直流型加热器的弧柱短,无法提高电弧电压,主要通过增大电流提高功率,因此电极的寿命和因电极烧损造成的试验气流污染问题无法克服。另外,气流接触电弧时间较短,得到的烩值较低,因此这种加热器主要提供低压中焓或中压低烩的试验环境,如目前俄罗斯的TT-1和TT-2等。垂直流型电弧加热器无法形成一定规律进行放大和缩小也大大限制了它的发展。

随着高性能弹道导弹防热试验需要,对加热器的功率和气体压力的要求不断增加,尤其是头部外形变化试验研究,要求电弧加热器提供高压、中低焓运行状态。磁旋式电弧加热器已不能完成此类试验研究,随着长弧理论的发展,平流型电弧加热器开始得到了大力发展,因其电弧和气流方向平行得名。平流型电弧加热器包括管式电弧加热器、片式电弧加热器、段式电弧加热器和片、段混合电弧加热器等。平流型电弧加热器基于长弧理论,运行的电弧电压高,可用较小的电流达到大功率,气流和电弧接触密切,焓值较高,而且这种电弧加热器可以按照一定规律进行放大和缩小设计,这些优点使电弧加热器开始进入平流型发展时期。