用实时的推力测试方法研究了水滴烧蚀模式多脉冲TEA CO2激光推进的推进性能。用纹影法研究了伴随水滴烧蚀产生的激波等流场变化过程。多脉冲激光推进的比冲和冲量耦合系数等性能参数随激光脉冲重复频率的变小和脉冲数目的增加而逐渐下降。与激光传输相反和相同方向的激波传播最大速度分别为10 km/s和7 km/s。与纹影法结果同步获得的推力曲线表明：汽化过程对推力的形成过程贡献最大，激波也对推力的形成过程有一定贡献。

以抛物形和锥形喷管为研究对象，开展了雾化水滴的脉冲式TEA CO2激光推进性能的实验研究。冲量的大小由压电传感器测量得出的推力随时间的变化关系曲线得出。雾化水滴的能量转化效率达到了26.1%，比冲达到了102 s。对于较短的喷管而言，聚焦位置距离喷管顶部越近，推进性能参数越高。喷管构形对推进性能的影响比较明显，抛物形喷管的推进性能优于锥形喷管。

为了获得高时间和空间分辨率的激光等离子体温度测量结果，基于等离子体温度测量的二谱线法，设计了一种激光等离子体温度测量方法。介绍了该方法的测量原理及时间空间分辨率实现方法。利用这种方法获得了空间分辨率微米量级、时间分辨率纳秒量级的激光等离子体温度测量结果，测量得到的激光等离子体温度为104 K量级。实验结果表明，该方法能够获得具有很高时间空间分辨率的温度测量结果，具有较好的可行性。

介绍了高速阴影技术在激光推进流场演化诊断过程中的应用.采用了阴影技术和高速摄影相结合的方法,对激光推进流场演化过程进行了考察.由高速相机提供时序零时,控制激光器和闪光源的延迟时间,再对高速相机进行同步曝光,解决了高速阴影测量过程中高速相机、闪光仪和激光器的时序控制问题,实验获得了清晰的流场演化图像,为进一步研究提供了实验依据和便利条件.

利用高频响应材料PVDF作为敏感元件,建立了一套单脉冲瞬态推力测试系统,并用φ37 mm分离式Hopkinson压杆装置对该测试系统进行动态标定.标定结果显示,在0～150 Mpa范围内,PVDF传感器(5 mm×5 mm)的压电特性呈线性,动态压电系数经线性拟合后为20 pC/N.用所建推力测试系统获得了单脉冲激光作用下,旋转抛物形激光推力器的推力加载曲线,并对该曲线形成多个峰值的原因进行了分析.实验结果表明,该系统可以捕获激光推力器脉冲推力加载特征.

喷管是激光推力器的重要组成部分.在设计喷管构形时,可以使其与聚光系统一体化设计,也可以把聚光系统和喷管分离设计.针对聚光系统与喷管分离设计的工作模式,建立了一种辅助聚焦系统的点火模型.通过改变喷管的构形,分析了圆锥形、圆台形喷管的冲量耦合系数与喷管顶部直径与出口直径之比以及喷管长度与出口直径之比之间的关系.通过对推力曲线的分析,阐述了喷管结构参数对其性能影响的原因.研究结果显示,圆台形喷管的推进性能优于圆锥形和圆筒形.

结合激光与液体相互作用过程在激光推进领域的应用,讨论了激光与液体相互作用的研究进展.指出了在激光与液体相互作用过程中亟待解决的问题.

在喷管与聚光系统一体化设计时,聚光系统因其同时承担聚光和喷管两项功能而成为激光推力器的重要组成部分。通过改变聚光系统内表面的母线方程,可以改变点火区的大小、形状、点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数,而这些参数都会对激光推力器的推进性能产生影响。针对不同的聚光系统构形建立了相应的点火模型,数值计算与实验结果一致,即当注入能量不超过60 J时,在喷管出口直径相同的条件下,抛物形喷管点聚焦方式比环聚焦方式所获得的冲量耦合系数大,可达38.84×10-5 N·s/J;而冲量耦合系数对点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数并不十分敏感。研究结果对于吸气式激光推力器的喷管构形设计具有指导意义。

激光推进冲量耦合系数是激光推进的重要参数,反映激光能量转化为动能的能力.提出了水平双线支撑激光推进试验方法,推导了水平双线支撑激光推进时光船的运动方程和测量方程;通过高速相机测量位移,利用卡尔曼滤波计算速度的方法;解决了激光脉冲瞬间作用时速度随机起伏大和计算困难的问题.为水平激光推进冲量耦合系数的计算,提供了工程测量和计算方法.