美国得克萨斯大学阿灵顿分校空气动力学研究中心的研究人员采用了一种基于激光的技术，能够更细致地测量高超声速气流。

工程师们利用电弧喷射风洞（arc-jettunnels）——通过产生高压电弧将气体加热至等离子体状态——来模拟高超声速气流，以及航天器在重返地球大气层时所经历的极端高温环境。

在激波层（shocklayer）内测量气流十分困难，因为极高温的等离子体会发出强光，这可能会干扰甚至“淹没”科学仪器。

一种被称为“飞秒激光电子激发标记”（FLEET）的测速技术，利用持续时间仅为千万亿分之一秒（飞秒级）的极短脉冲，将空气中的氮分子分解为单个原子。当这些原子重新结合成分子时会发出光，形成一条随气流移动的细线。通过高速摄像机对这条细线进行持续追踪，研究人员便能测量出气流的运动情况。

与物理探针不同，激光不会干扰气流，这使得科学家能够观察高超声速气流的运动特性，以及飞行器表面如何影响其周围的气流。

当平稳的气流转变为湍流时，飞行器所承受的热负荷可能会增加10倍甚至更多。实验中观察到的这种热负荷增加，会直接影响航天器及高超声速飞行器热防护系统的设计厚度。

在真实的飞行条件下应用FLEET技术极具挑战性，因为高温空气中的氧气会削弱氮分子发出的光，导致难以捕捉到清晰的气流图像。

这些测量数据有助于科学家深入理解等离子体流中的湍流现象，以及高超声速飞行过程中的热传递机制。得克萨斯大学阿灵顿分校航空航天工程教授兼空气动力学研究中心主任表示：该方法能够在激波与飞行器本体之间的激波层内，对紧贴材料表面的湍流进行测量。这比实际高超声速飞行更为严苛，因为在地面测试设施中所产生的等离子体流，其湍流程度要高于实际飞行中所遇到的情况。

研究人员在《工程通讯》期刊上发表的一项研究，展示了如何利用FLEET测速技术来表征激波层内复杂的等离子体流。这些研究成果提出了一种在极端高超声速条件下测量气流的新方法，有望改进高超声速飞行器的测试与评估方式。（航柯）