许多N-APPJ采用一个电介质管来产生等离子体射流。等离子体是先在介质管内产生，然后以类似于“子弹”的形式在管外高速推进。因此深入了解该等离子体在介质管中的行为对等离子体射流的研究也是非常重要的。国内外许多学者针对介质管内等离子体的动态行为开展了研究，如两个相对逆向推进等离子体子弹的相互作用行为[26～27]，等离子体子弹的分叉与融合行为[28～29]，等等。等离子体子弹在介质管中的行为与在周围空气中有诸多不同。例如，研究发现介质管中的等离子体子弹在采用负极性驱动时其推进速度比采用正极性时高。此外，当管的直径比较大，或者有一定的不对称性时，等离子体子弹总是沿着管壁推进的[30～37]。为了更加深入了解等离子体子弹在介质管中的行为，本小节将介绍它在U型管中的推进行为。
图2.7.1为U型管中放电实验装置示意图[34]。d为上下管之间的距离。为了减少周围空气扩散对放电的影响，下面U型管的末端接了一个3m长的软管。图2.7.2给出了不同d值情况下所产生等离子体的照片。为了进一步了解不同d值情况下所得等离子体的总长度，图2.7.3给出了等离子体的总长度与d之间的关系。从图2.7.3中可以看出，当d值从1mm增加到30mm时，等离子体的总长度从70mm增加到130mm。
图2.7.1 U型管中放电实验装置示意图[34]
图2.7.2 U型管的结构对放电的影响[34]
（a）d=30mm；（b）d=15mm；（c）d=6mm；（d）d=1mm。电源电压8kV，脉冲频率8kHz，脉宽1μs，氦气流速1L/min
为了进一步了解该等离子体在U型管中的行为，图2.7.4和图2.7.5给出了其动态行为的照片。当d=30mm时，从图2.7.4可以看出该高速推进的等离子体子弹由一个很亮的头部，以及一个发光强度较弱的长达几个厘米的尾部构成。这与子弹在空气中推进是不一样的，在空气中时它没有这么长的尾部。子弹头部在260ns时到达U型管的转弯处，610ns时完全通过弯曲部分，然后它继续在U型管的下面管中沿相反方向推进。值得指出的是，即使是在脉冲下降沿到来后产生二次放电时，它仍然继续推进。这与直管中的情况是完全不一样的。在直管中，当脉冲下降沿来临时，主等离子体立即停止推进[37]。
图2.7.3 等离子体的总长度与U型管d值之间的关系[34](www.xing528.com)
图2.7.4 对应于d=30mm时等离子体的高速照片，曝光时间5ns[34]
图2.7.5 对应于d=1mm时等离子体的高速照片，曝光时间5ns[34]
当d=1mm时，从图2.7.5可以看出，等离子体子弹头部同样也在260ns时到达U型管的弯曲处。这也意味着对于d=30mm和d=1mm这两种情况，它们在U型管的上部分推进行为是一样的。在510ns时，等离子体子弹通过弯曲部分进入下面部分的直管区。这里应该指出的是，当等离子体在下半部分管中推进时，它沿着管的下表面推进（460～560ns）。但是在1060ns当二次放电开始时，它沿着管的上表面推进。
为了更加清楚地了解等离子体子弹的动态行为，图2.7.6给出了对于不同d值时等离子体子弹的推进速度与位置的关系。从该图可以看出，当等离子体在进入弯曲部分之前，这五种情况下等离子体子弹的速度相近。另外，从图中可以清楚地看出，在电压下降沿来临时（tf所指的时刻），所有的U型管中等离子体子弹都出现加速，但是直管中没有出现加速，事实上其速度迅速减小。最后，当等离子体子弹通过弯曲部分后，当d越小，等离子体子弹的速度越小。
图2.7.6 对于不同d值时等离子体子弹的推进速度与位置的关系[34]
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