Исследованы газодинамические особенности обтекания тел в условиях энерговклада в тороидальной области, охватывающей ось симметрии течения. Характерной особенностью такого способа организации энерговклада является эффект маховского отражения скачка уплотнения от оси симметрии, который имеет место вне зависимости от протяженности области энерговклада в направлении потока. В результате формируется сложная газодинамическая конфигурация, включающая скачки уплотнения, взаимодействующие с осью симметрии, поверхностью тела и температурным следом за областью энерговклада.
При малом удалении образующей тора от оси симметрии отрывная зона перед лобовой поверхностью тела сохраняется. А при увеличении расстояния полное давление вблизи оси симметрии оказывается меньше по сравнению с полным давлением в следе за областью энерговклада, что приводит к разрушению отрывной зоны. Однако в этом случае полное давление вблизи оси симметрии меньше, чем полное давление в набегающем потоке из-за наличия локального прямого скачка уплотнения. Данный эффект совместно с прямым воздействием следа за областью энерговклада приводит к даже более значительному понижению волнового сопротивления тела, чем в случае возникновения передней отрывной зоны.
Таким образом, обнаружен новый механизм понижения сопротивления тела, основанный не на формировании передней отрывной зоны, а непосредственно на понижении полного давления в набегающем потоке как в следе за областью энерговклада, так и вблизи оси симметрии в результате маховского отражения косого скачка уплотнения. (НИИмех МГУ)
Экспериментально продемонстрирована возможность инициации и управления в свободном пространстве в воздухе СВЧ разрядами с помощью лазерного излучения. Так с помощью излучения Nd:YAG лазера на второй (532 нм) или четвертой (266 нм) гармониках в заданной области пространства в диапазоне давлений воздуха от нескольких Торр до атмосферного инициировался СВЧ разряд длиной волны 2.5 см. Инициация производилась как в режиме создания лазерной искры, так и в безискровом режиме облучения при энергии в импульсе от нескольких до ста миллиджоулей. Продемонстрировано существенное понижение (до порядка величины) порогов устойчивого зажигания импульсного СВЧ разряда по сравнению с порогами самостоятельного пробоя во всем диапазоне давлений. Получены данные об инициирующих свойствах лазерного излучения в зависимости от величины задержки в подаче СВЧ импульса относительно лазерного, опробованы и исследованы схемы инициации при различной взаимной ориентации СВЧ и лазерного пучков. Расчетные величины снижения порога возникновения СВЧ разряда соответствуют зарегистрированным в эксперименте.
Впервые описан эффект неравновесной ионизации воздуха при гиперзвуковом обтекании летательного аппарата с магнитным полем в верхней атмосфере. В рамках развития концепции «МГД парашют» – использования магнито-гидродинамического (МГД) взаимодействия для управления высокоскоростным спуском воздушно-космических аппаратов, теоретически предсказан и качественно подтвержден в наземных экспериментах механизм интенсивной неравновесной ионизации воздуха в результате МГД взаимодействия набегающего потока с бортовой магнитной системой аппарата даже при умеренных (до 1 Тесла) величинах индукции магнитного поля. Основной фактор управления полетом – объемная тормозящая сила, достигает в этом случае значений, существенно превосходящих «обычные» газодинамические силы.
Использование этого механизма ионизации позволяет решать практически важные задачи оптимизации траектории спускаемого аппарата с целью кардинального снижения пиковых тепловых и динамических нагрузок на элементы его конструкции.
Впервые получен и экспериментально исследован эффект стабилизации горения углеводородного топлива (этилен С2Н4) и водорода (Н2) в каверне, за уступом и на плоской стенке сверхзвукового канала при помощи электрического разряда в холодном и подогретом воздухе. Получены новые данные по взаимодействию разряда и топлива при варьировании параметров потока, вида топлива и его расхода, параметров разряда.
Проведенные исследования позволили получить режимы сверхзвукового горения бедных смесей с полнотой сгорания топлива выше 95%. Энергетический эффект применения плазмы превышает фактор 100. Предложена новая схема стабилизации работы сверхзвуковых камер сгорания, находящихся в неоптимальных условиях.
Впервые продемонстрирован эффект смешения в двухкомпонентной среде при помощи филаментарного мощного импульсного разряда. Изучены характеристики высоковольтного наносекундного разряда с длительностью разрядного импульса t = 40-80 нс и максимальными значениями напряжения, тока и импульсной мощности Umax= 120 кВ, Imax= 2 кА, Wmax= 90 МВт, как в неподвижном газе при варьировании свойств газа и параметров источника питания разряда, так и в высокоскоростном потоке. Впервые реализована визуализация развития канала разряда и зоны возмущения с помощью теневого метода с точностью синхронизации не хуже 0.1 мкс. Обнаружен и исследован эффект развития газодинамической неустойчивости послеразрядного канала, которая проявлялась в виде поперечных струй, возникающих на 100-200 микросекундах после пробоя. Проведенные исследования показали, что искровой разряд может обеспечивать значительное ускорение смешения, зажигания и стабилизацию пламени вследствие быстрого турбулентного расширения послеразрядной зоны.
Впервые получены эксперименты по созданию устойчивых долгоживущих плазмохимических образований (ДПХО) в холодных и горячих газовых потоках. При этом обнаружено неизвестное ранее явление интенсивного взаимодействия электромагнитного излучения СВЧ диапазона с заряженными долгоживущими плазмохимическими образованиями в химически активном горячем газовом потоке. В лабораторных и полевых экспериментах измерено, что ослабление зондирующего электромагнитного излучения, отраженного от металлической пластины, покрытого слоем ДПХО может достигать 20-40 дБ и более. Обнаруженное явление может быть использовано в ряде фундаментальных исследований и прикладных разработок, таких как нелинейная электродинамика и плазмодинамика. (ОИВТ РАН)
Впервые экспериментально обнаружена в антиферромагнетике-сверхпроводнике CeRhIn5 при давлении 2.3 ГПа «локальная» квантовая критическая точка. Соответствующая «локальная» квантовая фаза характери-зуется мощными спиновыми и зарядовыми флуктуациями, создающими притягивающее электрон- электронное взаимодействие и приводящее к возникновению сверхпроводимости нетрадиционного типа.
В частности исследовано поведение электросопротивления r слоистого антиферромагнетика CeRhIn5 в широком диапазоне температур (1-300 К) и давлений до 5 ГПа, включающем квантовую критическую точку (2.3 ГПа). Измерения проводились вдоль различных кристаллографических направлений монокристаллов высокого качества (R300K/R1K ~ 500) с очень малым шагом по давлению. Анализ полученных результатов позволил сделать вывод о том, что квантовая критическая точка (ККТ) в CeRhIn5 при 2.3 ГПа является локальной, что проявляется в изотропном квантовом рассеянии носителей тока и необычной сублинейной зависимости сопротивления при 2.35 ГПа в широком диапазоне температур.
Экспериментально установлено существование трех состояний одного и того же расплава AsS, отличающихся друг от друга по структуре ближнего порядка и физическим свойствам. Под давлением 2 ГПа молекулярная жидкость AsS превра-щается в ковалентную, а при дальнейшем сжатии до 5 ГПа в металлическую.
Так при высоких давлениях и температурах исследован расплав халькогенида AsS методом энергодисперсионной рентгеновской дифракции, резистивными измерениями и закалкой расплава. Получены прямые доказательства существова-ния двух структурных превращений в жидкости при сжатии: первое, из молеку-лярной жидкости умеренной вязкости в высоковязкую неметаллическую полиме-ризованную жидкость при давлениях 1.6-2.2 ГПа, а второе последующее в низко-вязкое металлическое жидкое состояние при 4.6-4.8 ГПа. При быстрой закалке молекулярная и металлическая жидкости кристаллизуются в обычную фазу низкого давления и в фазу высокого давления, соответственно, тогда как полиме-ризованный промежуточный расплав легко закалить в стекло. (ИФВД РАН)
Получены новые данные о физике сильноточных газовых разрядов и эрозии электродов в них при начальной концентрации частиц 10е18-10е22 /см3, dJ/dt~10e9-10e10 А/с, токах разряда 0.01-2 МА. При этом впервые зафиксирован переход канала разряда в режим сжатия в водороде и гелии в условиях сверхвысоких давлений. Причиной этого явления является не только испарение материала электрода, которое создает высокую концентрацию паров металла в канале, но и высокая плотность газа. Проделаны измерения яркостной температуры периферической зоны канала разряда в водороде и гелии, величина которой составила в зависимости от начальных параметров экспериментов до ~50 тыс. К и ~80 тыс. К соответственно.