纳秒激光烧蚀液态工质冲量耦合特性研究

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-3)和甘油为工质,测量注入不同激光能量条件下,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 uN/W 以上,最高可达1 493.0 uN/W,但是,比冲和烧蚀效率较低,比冲最高仅为140 s,烧蚀效率为37.6%。     

彩虹纹影定量测量实验方法研究

彩虹纹影定量测量技术可用于定量测量流场的密度梯度和密度场,这一技术作为一种光学非侵流场测量技术在诸多典型流场的定量测量中有着广阔的应用前景。实验以轴对称自由射流为研究对象,采用典型的＂Z＂字形纹影布局,使用渐变彩虹滤光片代替普通刀口,进行了彩虹纹影定量测量实验;介绍了彩虹纹影定量测量的原理,滤光片标定方法及数据处理过程。所提出的方法为定量流动显示测量技术的应用提供了参考。     

低温等离子体降解偏二甲肼废水的实验研究

从低温等离子体对偏二甲肼（Unsymmetrical Dimethylhydrazine,UDMH）降解的实际应用出发,以微秒脉冲电源和6根同轴反应管为主要构成,设计研制了基于气液两相介质阻挡放电的UDMH废水处理装置,探究了不同频率、不同脉宽的电源参数对实验装置放电功率和功率因数的影响,以功率因数为主要目标优选了微秒脉冲电源参数;并对两种典型浓度的UDMH废水进行了降解实验,测定了UDMH的去除率和降解能耗。实验装置的功率因数随频率变大而提升,且在脉宽2~10 μs间有极大值,电源参数优选为控制电压200 V、频率1000 Hz、脉宽6 μs。UDMH废水降解实验中,对于初始浓度43.5、264.5 mg?L^-1的UDMH废水,UDMH去除率分别为99.9%、93.8%,降解能耗为0.51、0.18 kWh?g^-1。结果表明,以石英玻璃加水膜为阻挡介质、空气为工作气体的同轴反应管能够通过DBD产生LTP活性粒子,以较低的能耗为代价有效去除UDMH,实验装置可较好应用于工程。     

导弹制导误差概率密度试验计算方法

导弹的制导误差概率密度试验计算，是确定导弹目标杀伤概率的基础。在工程中具有重要应用价值。一般在飞行试验中,导弹的弹着点散布,散布中心主轴与量测坐标轴不平行。使得弹着点横向坐标与纵向坐标线性相关,提出了根据导弹飞行试验数据．确定弹着点散布中心主轴方向的计算方法。以及系统误差和随机误差计算方法,为导弹制导误差概率密度计算。提供了计算手段。     

基于热力循环的激光微推力发动机特性研究

以微小卫星姿轨控为任务的激光微推力器是近些年激光推进技术应用研究的热点。在激光微推力发动机热力循环分析的基础上,研究影响激光微推进热力循环效率的因素,提出了通过改变激光功率密度和靶材掺杂特性来同时提高比冲和冲量耦合系数的方法,实验验证了激光功率密度和靶材掺杂对发动机性能影响的规律。结果表明,激光与靶材的特性共同决定了热力循环效率的高低,激光功率密度的提高能够增加产生激波波后的压力,一定程度上提高比冲,却会使冲量耦合系数下降;掺杂能够增强靶材对激光能量的吸收,使比冲和冲量耦合系数都提高,而两者都能够一定程度上提高激光微推力发动机的热力循环效率。     

Micro-impulse and plasma plume produced by irradiating aluminum target with nanosecond laser pulses in double-pulse scheme

The micro-impulse generated by ablating an aluminum target in double-pulse laser bursts with different interpulse delays was investigated using a torsion pendulum. The plasma plume was simultaneously visualized using high-speed photography to analyze the coupling mechanism of the ablation impulse. The experiment was carried out using a pulsed laser with a pulse width of 8 ns and a wavelength of 1064 nm. The experimental results show that an impulse with an interpulse delay of 60 ns is roughly 60% higher than that with no delay between the two pulses, when the energy of both laser pulses is 50 mJ. Therefore, double-pulse schemes could enhance the ablation impulse under certain conditions. This is because the ablation of the first laser pulse changes the optical properties of the aluminum target surface, increasing the absorptivity. However, the ablation impulse is reduced with a time delay of 20 ns when the energy of both laser pulses is 100 mJ or 150 mJ. It can be concluded that the plasma produced by ablating the aluminum with the first pulse shields the second laser pulse. To summarize, the experimental results show that different delay times in a double-pulse scheme have a significant effect on the ablation impulse. The study provides a reference for the optimization of the parameters when laser ablation propulsion with a double-pulse scheme is applied in the fields of space debris removal, laser ablation thrusters, and so on.     

不同约束下激光推进流场波系结构实验研究

利用透镜聚焦CO2激光击穿空气,在有效解决实验系统时序问题的基础上,借助高速阴影系统研究了3种不同约束构形下激光推进的流场波系结构,获得了波系演化的时序照片,并初步分析了等离子体点火特性和激光支持吸收波(之后退化为激波)的传播速度.结果表明:无约束下流场约呈椭圆形扩散衰减,平面靶和15°扩张靶约束下发生明显的激波反射和边界绕射现象,3种约束中心均出现缓慢变化的低密度高压气团;3种约束下激光支持的爆轰波退化为激波时速度急剧下降,之后激波速度变化平缓,约70～80μs降至声速.     

一种基于悬臂梁结构的微冲量测量方法

为了对星载微推力器的单脉冲冲量进行非接触测量,提出了一种基于悬臂梁结构的测量方法。基于悬臂梁动力学模型,确定了测量系统传递函数,得到测量系统在结构上等效为无穷多个欠阻尼二阶子系统的并联。分析得到一阶子系统脉冲响应的最大位移与脉冲力冲量大小为线性关系,线性系数大小由一阶子系统的增益值、阻尼比及固有振动频率决定,在此基础上确定了冲量测量方法:对系统脉冲响应低通滤波得到一阶子系统脉冲响应后求取最大位移,结合标定得到线性系数即可求解冲量大小。线性系数的标定中,根据系统增益值与位移测量位置的刚度系数为倒数关系的特征,确定了一阶子系统增益值的标定方法,依据自由振动法确定了阻尼比及固有振动频率的标定方法。通过实验验证了测量方法的正确性,分析得到测量误差为7.287%。     

激光与电磁组合推进中能量对推进性能的影响

为了研究激光能量和电能量对激光与电磁组合推进性能的影响,本文建立了激光与电磁组合推进实验系统。以聚四氟乙烯(PTFE)为工质分别研究了激光烧蚀推进、脉冲等离子体电推进以及激光与电磁组合推进系统的推进性能。在不同的激光能量和电能量下,对比冲量耦合系数、比冲、推进效率和等离子体飞行速度,研究激光与电磁组合推进模式下的最优激光能量和电能量。研究结果表明:随着激光能量的增加,激光与电磁组合推进的推进性能均先增大后减小,在最优激光烧蚀冲量耦合系数附近达到激光能量的最优值;电能增加能够提高激光与电磁组合推进的冲量、比冲和推进效率和等离子体飞行速度,对冲量耦合系数的影响不大。