高速飛行時，飛機(如飛機、火箭等)的表面。)會與空氣中的灰塵、冰晶、雨滴等顆粒碰撞沉積靜電，會使飛機表面的靜電勢高達100~300 kV[-]。當沉積的靜電電位超過擊穿閾值時，會發生電暈放電，對電子設備造成損壞。此外，放電電磁脈沖在射頻范圍內，會干擾飛機的通信導航系統，嚴重影響飛機的運行安全。
飛機的工作環境一般為高空大氣環境，與地面大氣環境不同。高空大氣環境的特點是低壓低溫[]。低氣壓環境會對電暈起始電壓、放電電流波形、上升沿時間和放電頻率等電暈放電特性產生顯著影響。
由于影響電暈放電特性的因素多，不確定性大，很難通過仿真來研究放電特性。然而，在高海拔環境中開展相關研究是困難的、昂貴的和長期的。近年來，國內外學者利用人工氣候室，以高壓電氣設備[-]和高壓輸電線路[-]為主要研究對象，研究了針板、棒板和線板等電極結構模型在高原低壓環境下的電暈放電特性，給出了電暈放電的起暈電壓、平均放電量、放電面積等電暈放電特性。隨著氣壓的變化，模擬放電電流[-]通過模擬計算得到。但目前人工氣候室模擬海拔> 10公里的高空大氣環境難度較大，相關研究較少。文獻[5]指出，海拔10~20公里范圍內的高海拔環境對應的大氣壓力約為27~4 kPa，遠小于一個標準大氣壓。因此，有必要進一步研究高空低壓環境下的電暈放電特性。基于上述問題，本文搭建了高空低氣壓DC電暈放電模擬試驗系統，在該系統中進行了低氣壓環境下針板電暈放電試驗，并結合氣體放電理論研究了氣壓變化對電暈起始電壓、放電特里謝脈沖波形、脈沖重復頻率等特性的影響。
為了研究低壓環境下的電暈放電特性，本文搭建了高空低壓環境下的電暈放電模擬試驗系統，其中R0為限流電阻，以100ω為試驗電阻，100ω為試驗電阻。
試裝置主要由三部分組成，即密閉氣罐、電暈放電裝置和檢測電路。
1)密閉氣罐直徑0.6 m，高度0.6 m，有機玻璃窗口可用于觀察電暈放電試驗現象。低壓環境由泵速為30的機械泵和泵速為1 200的濺射離子泵實現。罐中的氣體壓力可以實時監控。
2)電暈放電裝置采用鋁制針板電極結構，板徑10 cm，針板間距可在0 ~ 30 mm范圍內調節..
3)靜電高壓源可輸出正負極性高壓，輸出范圍0~100 kV。靜電高壓源的輸出電壓由動態電位測試儀監測和校準，放電時域波形由示波器采集。
測試環境溫度為-16℃，相對濕度為26%。在其他環境因素不變的基礎上，只考慮氣壓對電暈放電特性的影響。罐內氣壓分別抽至30、20、10、5、1 kPa，靜電高壓源輸出電壓以0.1 kV的步長逐漸調整，直至發生電暈放電。用動態電位儀、示波器和電流表采集電暈起始電壓、放電電流波形和電流脈沖重復頻率等測試數據。在每個氣壓下，收集30組放電測試數據。為了防止每次放電測試影響下一次放電的測試環境，兩次放電測試之間的間隔為5分鐘。
判斷起暈電壓[-]的方法有很多，如傳統的目測法，即在黑暗環境下，逐漸調整電壓，觀察針尖是否有穩定的起暈點。如果發生，則認為針板已經開始電暈放電，這個電壓是目測得到的電暈開始電壓。但是這種方法的測試結果受到觀測距離、角度和觀測者自身差異的影響，因此逐漸被淘汰。目前廣泛應用的有電流脈沖法、電流系數法和I-U曲線擬合法[-]。本文采用方便實用的I-U曲線擬合方法來判斷針板電暈放電的起暈電壓。
I-U曲線擬合法是由S. A .塞博于1982年提出的，即在I-U曲線轉折點前后作切線，交點橫坐標為電暈起始電壓\ ({{ u} _ {0} \)。以30 kPa電暈放電為例，用I-U曲線擬合方法判斷電暈起始電壓。
基于該方法，對采集到的數據進行整理，得到不同氣壓下電暈放電的起暈電壓。
正負電暈放電的起暈電壓隨著氣壓的降而線性降。
影響方程的因素主要有:電暈區邊界到針尖的距離(X)，光子吸收系數(μ)和有效電離系數(α-η)。在相同電場強度下，有效電離系數隨著氣壓的降而增大，當電壓達到電暈起始電壓時，電暈區邊界到針尖的距離(X)增大。結果表明，初暈隨氣壓的降而減小。
對采集的測試數據進行整理，得到不同氣壓下的正電暈放電特里謝脈沖波形。
放電特里謝脈沖波形是脈沖形狀。放電開始時，電流呈指數上升，達到峰值后逐漸下降，并保持在低值。
本文選取上升沿、峰值電流和脈沖持續時間三個特征參數來研究氣壓對特里謝脈沖波形的影響。對采集的測試數據進行整理，得到不同氣壓下電流脈沖的特征參數。
隨著氣壓的降，脈沖上升時間和電流峰值增加，而脈沖持續時間基本不變，約為600 ns。
一般認為電暈電流脈沖的上升沿是從電子坍縮到氣體擊穿的時間[-]。當氣壓降時，空氣中氣體分子的密度會降，電子與氣體分子的碰撞概率會降，從而降電子坍縮的形成概率，增加氣體擊穿所需的時間。但空氣分子密度的降會增加電子的平均自由程，電子在長距離運動后可以獲得更高的動能，從而增加碰撞電離系數，減少氣體擊穿所需的時間。比較兩種情況，當前者占優勢時，總碰撞電離系數將降，形成放電所需的時間將增加，電暈放電特里謝脈沖的上升沿時間將增加。
由于放電Trichel脈沖主要由電子的定向運動形成，隨著氣壓的降，有效電離系數\(\α-\η\)增大，電離區電場強度增大，使得陽極附近電子平均自由程增大，與陽極表面碰撞產生的電子數增多，導致放電Trichel脈沖峰值隨氣壓的降而增大。
特里謝研究電暈放電時發現，放電特里謝脈沖呈現周期性，其中負電暈放電電流脈沖重復頻率可達104 Hz，正電暈放電電流脈沖重復頻率可達106 Hz[]。
通過整理測試數據獲得的不同氣壓下的特里謝脈沖重復頻率。
隨著放電電壓的增加，不同氣壓下特里謝脈沖的重復頻率呈上升趨勢。當放電電壓不變時，特里謝脈沖的重復頻率隨著氣壓的降而增加。
施加高電壓后，在電場作用下，電子碰撞電離產生電子坍縮，高速向陽極運動，而陰極附近的正離子增強陰極表面的電場強度，與陰極表面碰撞，提供后續放電所需的初始電子，維持放電的形成。當電子通過電暈區時，電子容易附著在氣體分子上形成負離子，電場強度減弱。當電場減弱到不能再形成電子坍縮時，放電就會中斷。負離子消散后，會產生新的電子坍縮，重復碰撞電離過程，產生新的Trichel脈沖[]。
放電周期主要與脈沖持續時間和負離子消散時間有關，其中后者是主要因素。負離子的消散時間與負離子的遷移率和遷移距離有關。負離子的遷移率是[]
負離子遷移率與氣壓成反比。因此，當氣壓降時，負離子遷移率將增加，負離子消散的時間將縮短。此外，電暈起始場強隨著氣壓的降而降，負離子遷移距離短時可以滿足新電子坍縮的產生條件，這也縮短了負離子的消散時間。因此，放電特里謝脈沖的重復頻率隨著氣壓的降而增加。
不同海拔高度氣壓的變化會對電暈放電特性產生顯著影響。下一步，我們將擴大氣壓的研究范圍，選取更多的氣壓值，結合相應的溫度值，研究不同氣壓和溫度下電暈放電電流脈沖的特性。
本文建立了高空低壓電暈放電模擬試驗系統。在此基礎上，進行了低壓環境下針板電暈放電試驗。結合氣體放電理論，從微粒運動的角度對試驗結果進行了分析，結論如下:
1)有效電離系數的增大是電暈放電起暈電壓隨氣壓降而線性降的主要原因，低氣壓環境下更容易發生電暈放電。
2)放電特里謝脈沖的幅度和上升時間受氣壓的影響。隨著氣壓的降，特里謝脈沖的幅度和上升時間增加，而放電電流脈沖的持續時間基本不變，約為600 ns。
3)負離子遷移率的增加和遷移距離的減小是特里謝脈沖重復率隨氣壓降而增加的主要原因。放電電壓對特里謝脈沖的重復頻率有很大影響。在恒定氣壓條件下，特里謝脈沖的重復頻率隨著放電電壓的增加而增加。
