1 航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
2 航天工程大学基础部, 北京 101416
以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)作为烧蚀靶材,以纳米碳粉和红外染料作为掺杂剂,采用微尺度羽流观测系统对GAP靶材的喷射羽流图像进行了观测,分析了掺杂浓度、靶材厚度及激光烧蚀模式对GAP烧蚀特性和推进性能的影响。结果表明,在激光烧蚀过程中,未掺杂吸收剂的GAP靶材利用率非常低;掺杂纳米碳粉后,靶材的推进性能显著增强,但对靶材厚度的依赖性较强,厚度较薄的掺杂纳米碳粉的GAP适合作为透射式激光烧蚀微推力器的靶材;掺杂红外染料后,聚合物的气化程度显著提高,透射式下厚度对羽流喷射的影响较小。红外染料适合作为反射式激光烧蚀微推力器聚合物靶材的掺杂剂。
激光技术 激光烧蚀微推力器 烧蚀特性 聚叠氮缩水甘油醚(GAP) 羽流 纳米碳粉 红外染料
航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
激光诱导等离子体点火(LIPI)具有点火位置可调、点火延迟时间短、无侵入式结构等优点,有取代电火花点火的潜力。从火焰核形成与发展的角度介绍了LIPI的基本物理过程,分析了点火过程中的能量沉积和转化。在现有研究的基础上,对包括激光烧蚀等离子体点火、多点激光等离子体点火、预电离辅助激光等离子体点火和重复频率脉冲激光等离子体点火的性能进行了评价,并分析了每种方法的优缺点。指出了当前激光等离子体点火系统存在的问题,包括点火机理不完善、对非预混燃烧系统的点火特性研究不足、最小点火能量高等,并提出了下一步的研究方向和建议。
激光光学 激光诱导等离子体点火 激光烧蚀 预电离 重复频率脉冲激光 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030010
1 西安卫星测控中心 喀什测控站, 新疆 喀什 844000
2 装备学院 激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
反射式激光聚焦系统使激光推力器具备了推力矢量控制能力, 并且聚焦系统不存在球差, 具有广阔的应用前景。针对三种二次反射聚焦方式, 抛物面-双曲面、平面-抛物面、抛物面-平面, 在建立的聚焦系统坐标系下, 通过几何光学方法分析了两个反射面母线参数之间的数学关系, 以及聚焦特征参数与两个反射面母线参数的关系, 并建立了程序设计流程。针对特定的聚焦特征参数设计要求, 在光学软件ZEMAX中进行了反射面的建模和聚焦效果的验证, 为下一步开展聚焦性能的研究打下了基础。
激光推进 聚焦系统 二次反射 laser propulsion focusing system twice reflecting ZEMAX ZEMAX
1 西安卫星测控中心, 西安 710043
2 装备学院 激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416
3 装备学院 训练部, 北京 101416
激光辐照液态工质,在激光能量密度较高时将出现特有的“飞溅”现象,该过程消耗了大量的工质。选取室温下甘油作为实验研究对象,针对烧蚀甘油发生飞溅过程中产生的力学效应,设计了流场显示和推力测量集成装置,使用YAG激光作为能量源,对甘油进行烧蚀。将得到的流场测量结果与推力曲线比对,找到发生飞溅对应的推力曲线部分,积分计算甘油发生飞溅对烧蚀总冲量贡献的比例。结果表明飞溅所消耗的大量甘油工质使用效率极低,未带来相应的冲量,是液态工质比冲过低的主要原因。因此,在以液体为工质的激光烧蚀推进技术中必须克服飞溅现象。最后给出一种通过碳掺杂来控制液体飞溅的方法,结果表明碳掺杂可以有效减少液体飞溅。
液体烧蚀 激光推进 液态工质 碳掺杂 liquid ablation laser propulsion liquid carbon-doped 强激光与粒子束
2014, 26(10): 101020
1 装备学院 研究生管理大队， 北京 101416
2 装备学院 基础部， 北京 101416
针对抛物形喷管与圆柱形喷管相组合的带延长圆柱形喷管激光推力器模型，通过求解含激光能量源项的流体力学方程组，计算得到了不同单脉冲激光能量条件下3种构形参数对冲量耦合系数和推力的影响。结果显示带延长圆柱形喷管可获得高于600 N/MW的冲量耦合系数，同时表明冲量耦合系数随圆柱喷管长度的增加而增大并趋于饱和，圆柱喷管饱和长度与激光能量呈线性关系。冲量耦合系数随抛物形喷管张角的增大先增大后减小，对于总长度为100 mm的喷管，半张角在33°左右时取得最大值且受激光能量的影响很小。冲量耦合系数随点火位置的增大也存在最大值，最大值对应的点火位置与激光能量成线性关系。
激光推进 吸气式 单脉冲 抛物圆柱组合喷管 冲量耦合系数 laser propulsion airbreathing mode singlepulse paraboliccylindrical combined nozzle impulse coupling coefficient
