Ученые из Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева-КАИ и Санкт-Петербургского государственного университета разработали теоретическую модель, описывающую формирование плазмы сверхвысокочастотных разрядов в молекулярных газах. В частности, авторы исследовали переход из диффузной формы разряда в нитевидную в азоте. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Plasma Sources Science and Technology.

Физики и механики разработали теоретическую модель, описывающую процесс формирования нитевидных микроволновых разрядов в газах. В этом случае газ нагревается до температур порядка 830°С и выше, и в нем формируется большое количество заряженных и возбужденных частиц. Это явление можно использовать в аэродинамике и космонавтике, чтобы воздействовать на потоки газа вблизи летательных аппаратов и тем самым управлять полетом, поскольку эти структуры влияют на скорость и траекторию движения аппарата.

Вблизи летательных аппаратов, движущихся со сверхзвуковой скоростью, например, спускаемых на поверхность Земли или других планет, возникают зоны точечного нагрева и изменения плотности газа, которые могут влиять на направление и скорость движения объекта. Поэтому, чтобы контролировать движение аппарата, потоками нагретого газа нужно уметь управлять. Это можно делать с помощью плазменных структур - заряженных газовых областей, сформированных с помощью сверхвысокочастотных разрядов на некотором расстоянии от поверхности летательного аппарата.

При построении модели авторы использовали систему большого числа математических уравнений, которые описывают все основные параметры разряда в газе. Так, в расчетах учитывались взаимодействия между молекулами газа, параметры электромагнитного поля, изменения плотности и температуры газа в области формирования разряда.