管式电弧加热器由德国人Chemische Huels在20世纪30年代首先研制出来。美国林德公司从50年代开始发展气稳型管式电弧加热器,管状电弧加热器由前电极、后电极、弧室旋气室、磁场线圈和喷管等部分组成。它的前、后电极被做成中间空心形状,就像一根空心管子,因而得名。用一个弧室将两个管式电极隔开,通过弧室引入高压旋转气流,把电弧压缩在管子中心,电弧向管子两端拉开形成拉长的、弧根绕管壁旋转的电弧。图1-4为管式电弧加热器结构示意图。此种电弧加热器具有坚固耐用,操作和维修简便的优点,但存在固有的“旁路击穿效应”,弧根跳动频繁,造成电弧波动大,进而导致出口气流参数波动大,污染率高,以及运行参数重复性差等严重缺点,主要用于需要高气压、低焓状态的模拟试验。
由于管式电弧加热器在高气压下不能达到高的焓值,美国和苏联又发展了叠片式电弧加热器。叠片式电弧加热器的弧室与前电极之间有许多空心水冷薄片和片间绝缘片,电弧在固定长度的两电极之间拉开,形成固定长度的电弧。结构如图1-5所示。此类加热器克服了管式电弧加热器的弧根不固定,移动范围大的缺点,很大程度上消除了气流参数脉动问题,但其结构复杂,容易出现片间串弧。
为了克服管式和叠片式电弧加热器的固有缺点,1971年麦克唐纳一道格拉斯研究室（MDC）首先提出了段式电弧加热器,即将管式电弧加热器的前电极分成几段,每段厚度远大于叠片的片厚,段间彼此绝缘并切向进气。这种加热器是在管式电弧加热器和叠片式电弧加热器基础上加入了分段吹气技术而发展起来的。其中MDC-200（6.5MW）是这种形式电弧加热器的代表。后来美国空军飞行动力试验室（AFFDL）又建成了这种形式的KBC-100（50MW）电弧加热器。这种电弧加热器性能较好,效率高,可以在达到高气压（10MPa）的同时达到中焓（约13MJ/Kg）,克服了管式电弧加热器恰值不高的问题。段式电弧加热器需要采用快速电子开关进行段间短路,以拉长电弧,这对电源系统的控制提出了很高要求,抗负载跳变能力必须很强。
为满足航天飞机类带翼、有升力飞行器再入大气热环境试验模拟要求,在段式电弧加热器发展的基础上,人们改进了叠片式加热器的叠片结构,发展了片间吹气技术,解决了片间串弧。由于电弧可以被拉得很长,其功率和焓值大大提高,片式加热器成为目前性能最好的一种再入模拟设备。主要代表有美国阿诺德工程发展中心（AEDC）的H1和H3片式加热器,H3设备1995年投入运行,其功率为68MW,压力达12MPa。美国国家航空与宇宙航行局（NASA）艾姆斯（Ames）研究中心的航天器干扰加热设备1999年升级完毕,目前功率达到60MW,最高气流焓值达到45MJ/Kg。1995年由欧洲宇航局（ESA）与意大利科学研究院（IMSR）合作建设,位于意大利航空宇宙研究中心（ICRA）的Scirocco等离子风洞的电弧加热器功率为70MW,气流焓值可以达到40MJ/Kg。
