纳秒激光烧蚀液态工质冲量耦合特性研究.pdf

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1、第44卷第l期红外与激光工程2015年1月VO1．44NO．1InfraredandLaserEngineeringJan．2015纳秒激光烧蚀液态工质冲量耦合特性研究叶继飞，洪延姬，李南雷(装备学院激光推进及其应用国家重点实验室，北京101416)摘要：激光微推进技术是利用激光与物质相互作用产生的力学效应实现推进的一种新的激光动力的电推进技术。液态工质是激光微推进工质选择的最新热点，其与激光相互作用所形成的冲量耦合特性决定了液态工质激光微推进性能的好坏。利用激光干涉差动测量微小冲量的扭摆装置，以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、单组元凝胶推进剂(单推一3)和甘油为工质，测量注入不同激光能量

2、条件下，所形成的冲量和冲量耦合系数大小，进而针对冲量耦合性能较好的GAP工质，测量了比冲和烧蚀效率。结果表明：液态GAP冲量耦合特性较好，冲量耦合系数一般在500，w以上，最高可达1493．0IxN／W，但是，比冲和烧蚀效率较低，比冲最高仅为140S，烧蚀效率为37．6％。关键词：激光微推进；比冲；冲量耦舍系数；烧蚀效率中图分类号：TN248．1；V439．2文献标志码：A文章编号：1007—2276(2015)01—0102—05ImpulsecouplingperformanceofliquidpropellantwithUSlasermicroablationYeJifei，Ho

3、ngYanji，LiNanlei(StateKeyLaboratoryofLaserPropulsion＆Application，AcademyofEquipment，Beijing101416，China)Abstract：Lasermicro—propulsionisanewlaser—poweredelectricpropulsiontechnology，whichusesthemechanicaleffectgeneratedbylaser——matterinteraction．Liquidaspropellantisthelatestpointsofinterest．Impu

4、lsecouplingcharacteristicsofinteractionbetweenliquidandlaserdecidedthemeritsofpropulsiveperformance．Torsionpendulumdevicewasusedtomeasurethemicro—impulse．Monopropellantgelpropellant，GAPandglycerolwereusedaspropellant．Impulseandimpulsecouplingcoefficientweremeasuredunderdifferentlaserenergy．GAPob

5、tainedhigherimpulsecouplingcoeficientandwasfurtherstudied．TheresultsshowthatimpulsecouplingcharacteristicsofGAParebetter．Impulsecouplingcoeficientisgenerallygreaterthan500，maximumis1493．0IzN／W．However，specificimpulseandablationeficiencyarerelativelylow．Maximumspecificimpulseis140s：maximumablatio

6、neficiencyis37．6％．Keywords：lasermicropropulsion；specificimpulse；impulsecouplingcoeficient；ablationeficiency收稿日期：2014—05—11：修订日期：2014—06—13基金项目：国家自然科学基金(11102234)作者简介：nf~(1981一)，男，博士，主要从事先进推进技术、复杂流场光学测量方面的研究工作。Email：~f1981@163．com第l期叶继飞等：纳秒激光烧蚀液态工质冲量耦合特性研究1O3克尔逊干涉激光光路差动测量扭摆横梁的转动角O引言度，将扭摆转角的变化转化为干

7、涉条纹的位移[5】。激光微推进技术是激光推进技术的重要分支，假如测得干涉条纹的数目为△Ⅳ，则扭摆横梁的转其推进机理是利用激光与物质相互作用产生的冲量角为：耦合效应实现推进的。激光微推进性能主要由激光0=52~(1)烧蚀工质的冲量耦合特性决定。激光烧蚀冲量耦合其中，a为两个角锥棱镜间的距离。冲量与扭摆受特性一直是激光推进领域讨论的焦点[1]。到作用力后，所形成的最大摆动角度‰有关，具体液态工质是激光微推进工质选材的最新研究热关系如下：点。继固体靶