1 装备指挥技术学院 基础部, 北京 101416
2 中国人民解放军 63999部队, 北京 100094
为了验证理论分析得到的圆锥形喷管在单脉冲条件下的激光推进能量相似律, 用2维轴对称辐射流体动力学方法, 计算得到了不同构形的推进性能参数, 分析了锥角、长度、无量纲因子、入射激光能量对冲量、冲量耦合系数的影响。计算揭示的激光推进能量相似律合理, 在理论模型可以描述的范围内, 其定性规律与理论分析、实验结果之间相互印证。结果表明: 当锥角固定时, 冲量和冲量耦合系数随无量纲因子先增大后减小, 极大值对应的无量纲因子仅与气体比热比相关; 当无量纲因子固定时, 冲量随入射激光能量增加而增大, 冲量耦合系数受激光能量的影响很小, 冲量和冲量耦合系数均随锥角增大而单调减小。
激光推进 吸气式 圆锥形喷管 相似律 冲量耦合系数 laser propulsion air-breathing mode conical nozzles law of similitude impulse coupling coefficient
1 装备指挥技术学院 基础部,北京 101416
2 装备指挥技术学院 研究生管理大队,北京 101416
结合辐射输运方程,在流体力学方程组的能量方程中加入包括空气吸收的激光能量以及高温气体向周围辐射损失的能量源项,转化为辐射流体力学方程组,建立了用于模拟吸气式激光推进中能量沉积过程的物理力学模型和计算方法。该辐射流体力学计算程序可以很好地模拟激光能量沉积过程中空气对激光能量的吸收、等离子体对激光的屏蔽作用以及激光维持的爆轰波的传播规律,计算得到激光能量的沉积效率约为57%,激光维持的爆轰波的传播速度与同等条件下的理论和实验结果吻合得较好。
激光推进 吸气模式 能量沉积 辐射流体力学 能量源项 数值模拟 laser propulsion air-breathing mode energy deposition radiation fluid dynamics energy source term numerical simulation 强激光与粒子束
2009, 21(12): 1781
华中科技大学武汉光电国家实验室，湖北 武汉 430074
采用微分方程数值解法计算地基脉冲激光推进轻型飞行器的运动方程，分析了大气呼吸模式、烧蚀模式以及两种模式相结合方式下飞行器的飞行特点。计算分析发现：空气呼吸模式推进飞行器的最大速度有限；烧蚀模式可以使飞行器产生很高的速度，提高冲量耦合系数和比冲，有利于提高飞行器的最高速度；两种模式相结合的推进方式提高了有效载荷比，但能源利用效率比烧蚀模式要低。为轻型飞行器激光推进的优化提供了参考。
激光推进 脉冲激光 空气呼吸模式 烧蚀模式 laser propulsion pulse laser air-breathing mode ablative mode
1 武汉光电国家实验室，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 光电子科学与工程学院，湖北 武汉 430074
为了了解采用脉冲CO2激光推进空气呼吸模式时光船参数等对产生等离子体的影响，介绍了利用实验室自行研制的紫外预电离TEA CO2激光器进行的激光等离子体实验。实验采用底面直径为60 mm、焦距为5 mm和10 mm的抛物面光船。介绍了空气呼吸模式激光等离子体的谱和明显的特征谱线，以及等离子体的时间演化过程。结果表明：空气呼吸模式等离子体的持续时间约为20μs，在6μs左右时信号强度达到最大值；激光脉冲作用后，信号迅速衰减；10 mm光船产生的等离子体信号峰值和持续时间均略长于5 mm光船的。
激光等离子体 光谱测量术 CO2激光器 空气呼吸模式 laser-induced plasma spectroscopy CO2laser air-breathing mode
1 中国科学院电子学研究所,北京 100080
2 中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽 合肥 230027
为了研究大气压强对激光推进耦合系数的影响,设计了一座真空仓,利用真空泵系统控制仓内气压从4.6×103 Pa到101.3×103 Pa之间变化。采用单脉冲能量为20 J的TEA CO2激光器,对挂有光船模型的冲击摆进行大气模式激光推进耦合系数的测定。实验发现随着真空仓内气压的上升,冲量耦合系数逐渐增大,当气压值达到34.6×103 Pa左右时,冲量耦合系数达到最大,随后伴同气压值的增加冲量耦合系数逐步下降。当入射激光单脉冲能量为10 J时,冲量耦合系数的峰值处的气压值略有降低。从激光等离子体冲击波的角度对这一现象进行了初步的分析和解释,预测了能量对冲量耦合系数的峰值影响。
激光技术 激光推进 TEA CO2激光器 大气模式 冲量耦合系数
1 中国科学院电子学研究所,北京,100080
2 中国科学院电子学研究所,北??100080
设计了触发间隔从100 ms到5 ms可调的双脉冲触发器驱动TEA CO2激光器高压开关,用以模拟激光器不同的输出脉冲重复频率.用该装置精确控制的不同激光脉冲重复频率下,对抛物面型光船模型进行了大气模式激光推进中冲量耦合系数的实验研究.发现冲量耦合系数随着重复频率的增加而下降,而单位时间内光船获得的冲量耦合系数的增量则随着重复频率的增加而增大.初步分析认为,这是由于飞行器内的空气未得到充分的补充造成的.
激光推进 脉冲重复频率 大气模式 冲量耦合系数 Laser propulsion Pulse repetition rate Air- breathing mode Momentum coupling coefficients
