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1、吸气式激光推进单脉冲性能实验研究文明I,洪延姬2,崔村燕彳,杨健2,李倩2(1.装备指挥技术学院硏究生院,北京101416:2.装备指挥技术学院基础部,北京101416)摘要:利用实验室建立的多种测彊系统,组合不同的聚焦及约束条件,广泛进行了吸气式激光推进单脉冲性能实验研究。给出了气压、单脉冲能量和实验件构形对冲量耦合系数影响规律,测量了单脉冲激光推力加载过程,获得了不同约束和不同能量下的流场波系结构,分析了H前吸气式激光推进的研究局限和发展方向,为重复多脉冲性能研究奠定了很好的实验方法和数据基础。关键词:激光推进吸气模式单脉冲冲量耦合系数推力
2、流场参数中图分类号:0439TN249文献标识码:AExperimentalinvestigationofsingle-pulseperformanceforair-breathinglaserpropulsionWENMing1,HONGYan-ji2,CUICun-yan2,YANGJian1,LIQian2(1.AcademyofPostgraduate,theAcademyofEquipmcntCommandandTechnology,Beijing101416,China;2.DepartmentofBasicTheories,the
3、AcademyofEquipmentCommandandTechnology,Beijing101416,China)Abstract:Experimentalinvestigationsofsinglc-pulscperformanceforair-breathinglaserpropulsionwerewidelycarriedoutwithseveralmeasurementsystemsinourlaboratory,inwhichdifferentfocusandconstraintconditionswereemployed・Inf
4、luenceofpressure,single-pulseenergyandexperimentalmodelsontheimpulsecouplingcoefficientwerepointedoutandpulsethrustloadingprocesswasmeasured・Thenwavestructuresoftheflowfieldfordifferentconstrainisandpulseenergywereobtained.Inthefinal,researchlimitationanddevelopmentforair-br
5、eathinglaserpropulsionareanalyzed,whichprovidegoodexperimentalmethodanddatumforrepetitivepulseperformanceinvestigation.Keywords:Laserpropulsion;Air-breathingmode;Impulsecouplingcoefficient;pressurecharacteristics;altitudecharacteristics1引言激光推进按是否消耗自身携带的工作物质,分为吸气模式和火箭模式。吸气模式以
6、大气层中的空气作为工质,理论上具有无限大比冲,并且冲量耦合系数最高可达50dyne.s/J,一直以来都是激光推进技术的研究重点之一⑴。吸气式激光推进单脉冲和重复多脉冲性能存在较大差异,国内吸气式激光推进实验研究工作主要围绕激光单脉冲作用状态进行,重点研究激光参数、大气环境、流场参数等因素对冲量耦合系数的影响,借以澄清激光推进推力产生机理和探索性能优化的途径,为吸气式激光推力器的设计提供依据。利用实验室建立的高精度冲击摆冲量测量系统、PVDF脉冲推力测试系统和高速阴影实验系统,以TEACO2激光为光源,研究不同条件下吸气式激光推进的单脉冲冲量耦合
7、系数、推力以及微观流场参数。2冲击摆测量系统研究冲量耦合系数单脉冲作用下冲量耦合系数的测量可釆用多种方法进行。实验室建立的冲击摆测量系统的主要特征是以增量式旋转编码器为核心部件,划分系统参数标定和冲击加载最大摆角测量两个环节,数据处理简单易行,有效地提高了测量精度,并在气压〃、单脉冲能量E、实验件构形等因素对冲量耦合系数C”的影响研究中得到良好应用⑵。实验中采用了多种抛物形实验件,其结构简单,易于加工,且反射率较高,属于聚焦系统和喷管一体化设计。另外还釆用了光学透镜聚焦方式,分离出聚焦功能,焦距户245mm。2.1静止气压特性研究结果保持CO?
8、激光的单脉冲能量基本不变,同步利用抛物形实验件完成聚焦和流场约束,在密闭真空舱内进行不同气压下冲击摆实验⑶。实验中并没有考虑实际大气环境的温度变化及不