激光点火过程的一维有限差分模拟

从激光点火的热机理出发,建立了激光点火过程的一维有限差分模型,并对B/KNO3/酚醛树脂点火药的激光点火特性进行了数值模拟。结果表明,随着入射激光能量水平、入射激光功率、入射激光能量密度、药剂激光吸收系数的减小,药剂的点火延迟时间延长 ;当入射激光能量水平接近点火能量阈值时,药剂表面温度的成长曲线出现双峰现象 ;点火功率阈值随着光束半径的增大而增大,随着脉冲宽度的增大而减小。模拟结果与实际激光点火过程的规律一致,与实验结果基本吻合。     

激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用

激光等离子体点火以其点火位置和时序方便可控、工况适应性好、电磁干扰小、启动快、可实现重复点火等优点，成为航空航天动力系统极具潜力的一种点火技术。介绍了激光等离子体点火的技术特点及其基本物理过程；其次，回顾了激光等离子体点火在航空航天动力系统应用的研究现状，尤其是哈尔滨工业大学近年来取得的研究成果；最后，分析了激光等离子体点火面临的问题，并对其发展前景进行了展望。分析表明，激光等离子体点火在无毒非自燃推进剂的火箭发动机和碳氢燃料的超燃冲压发动机的可靠重复点火上具有广泛的应用前景，但要实现工程应用，仍需要解决激光点火器与航空航天动力系统的一体化设计、激光点火器的小型化和工程化等问题。     

激光等离子体和烧蚀对含能材料的激光点火过程的影响

通过测试激光点火的延迟时间、等离子体电荷通量和等离子体对激光的吸收能力，研究了激光等离子体和烧蚀对激光点火过程的影响。实验采用的含能材料为B／KNO3(m(B)：m(KNO3)=40：60)，外加5％的酚醛树脂，激光器为脉冲宽度为680μs的Nd：YAG固体激光器。实验结果表明等离子体密度随激光能量的提高而增大，而且激光等离子体的电荷通量大于燃烧流的电荷通量。当激光能量密度低于某一临界值时，点火延迟时间随激光能量密度的提高而线性变短，然而激光能量密度超过该临界值后，激光点火延迟时间保持恒定。在实验条件下，激光等离子体几乎不吸收入射的激光能量，但是点火延迟时间的变化规律表明了烧蚀会阻碍激光能量向含能材料注入。     

激光点火技术综述

综述了激光点火技术的原理、系统组成及最新进展.讨论了影响激光点火的因素.提出了一种小型化激光多点点火系统构想,将微机械光开关、微机械分光器等微电子机械系统器件引进到激光点火系统中,提高了激光点火系统的安全性,减小了体积.指出现阶段激光点火技术遇到的困难,未来研究工作应关注点火过程的理论研究及降低点火能量阈值的方法.     

激光二极管点火瞬时温度的测量

建立了一套以光纤采集信号的激光点火和温度测量系统,测量了激光作用下B/KNO3点火药的时间分辨光谱。用多光谱测温原理计算了激光作用下点火区瞬时温度,温度变化过程表明在点火过程中存在二次点火现象。     

激光点火与其他点火方式在火炮中的分析研究

激光点火作为一种技术,已广泛实验应用于多个领域。激光点火应用于火炮发射技术,是对常规底部底火点火方式的革新。除激光点火方式外,还有等离子体点火方式以及场畸变点火方式等。介绍了各种点火方式的系统组成、实验结果,说明激光点火技术的可靠性和良好的弹道性能,以及激光点火、等离子体点火、场畸变点火及其组合技术在火炮发射中应用的可行性。     

激光点火检测系统的研究

本文设计了激光点火装置的光路健康度检测与内窥式光纤成像系统,用于对点火光纤光路和点火过程的实时监测。该设计大大提高了激光点火系统的可靠性、安全性,为激光点火技术实用化、产业化提供了保证。     

可扩展至激光聚变点火的快加热

以短激光脉冲对被压缩聚变燃料进行快速加热，是产生核聚变能的一条有希望的途径[1]，已用新型快点火结构的实验规模进行演示[2]。本文描述将此系统加以改进，以更高功率的脉冲拍瓦(1015 W)激光产生快加热芯等离子体，它可以扩展至满尺度点火，大大增加聚变活动，同时在这些高许多的激光能量下仍然保持高加热功率。此项研究结果使我们在实现较廉价的满尺度快点火激光装置上又向前走近了一步。在先进激光聚变点火中[3,4]，用拍瓦激光产生的高密度、高能量电子瞬时加热被压缩聚变燃料，以高耦合功率使之达到点火温度[5]。日本以一台拍瓦激光…     

激光对金属背面含能材料的点火阈值

实验研究了Nd:YAG激光束通过辐照薄金属片,而对其后紧贴的含能材料的点火阈值。分析了激光对含能材料点火的过程和机理,并讨论了激光光斑尺寸、激光入射角度对点火的影响。     

内燃机激光多点点火技术研究进展

稀薄燃烧能够提高内燃机的热效率并降低污染物的排放, 但稀薄燃烧的火焰传播速度慢且在高压下易出现局部淬火现象。激光诱导火花点火能够有效解决燃料在低当量比和高压下燃烧遇到的问题，此外激光点火能够实现多点点火从而缩短燃烧时间并增大燃烧室压力, 相较于传统的电火花塞点火技术具有很大优势。锥形腔、衍射透镜、空间光调制器和达曼光栅均已被用于实现多点激光诱导火花点火。归纳了多点激光诱导火花点火的几种技术途径，讨论了内燃机多点激光诱导火花点火的研究状况和最新成果。对实现多点激光诱导火花点火的几种方法进行了评价，并指出了每种方法在多点激光诱导火花点火中的优势和需要解决的问题。在此基础上，对内燃机激光多点点火技术的研究前景进行了展望。     

激光强度对含能材料点火的影响

从激光点火的热作用机理出发,运用传热理论,采用简化模型和近似方法,分析推导激光强度对含能材料点火的影响,得出激光二极管点火时间 ｔｉ 与激光功率密度 Ｉ０ 的关系,进而得到激光二级管点火能量 Ｅｉ 与 Ｉ０ 的关系,并和实验结果作了比较。结论： Ｅｉ 随 Ｉ０ 的增大而变小,理论与实验结果较吻合。     

含能材料激光点火性能的试验研究

分析了固体含能材料光吸收性的特点,采用了既利于材料吸收又便于普通光纤传输的大功率固体Nd~(3+):YAG激光器,对各种含能材料进行了激光点火性能的试验研究,成功测得了各种含能材料的点火过程曲线,并对影响含能材料激光点火性能的各种因素(激光能量、脉冲持续时间、不同药粒等)进行了实验分析。结果表明,不同含能材料的激光点火性能存在较大的差异,这不仅与激光特性有关,而且与含能材料的热物性有着密切的关系。这必将为含能材料激光点火系统的设计提供参考和依据。     

凝聚态自反应材料激光点火理论模型

基于热理论建立了凝聚态自反应材料的一维激光点火理论模型,并对其作了解析以揭示点火延迟时间与激光处理参数和材料特征之间的关系。尝试进行了激光点燃Ni-33．3at％Al粉末压坯的实验,并将实验值与计算值做了对比以验证模型的合理性。结果表明计算值与实验值吻合较好。因此,激光辐射点火从根本上应归结于热的作用。     

含CL-20改性双基推进剂激光点火特性

采用CO2激光点火方法,研究了含六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)改性双基(CMDB)推进剂在不同功率密度作用下的点火特性,探讨了Al粉含量和燃烧催化剂对该类推进剂激光点火性能的影响。实验结果表明,在激光功率密度25.5~127.0 W/cm2范围内,不含催化剂的CL-20-CMDB推进剂点火延迟时间随功率密度增加而递减,且点火延迟时间变化逐渐减缓,点火均首先在推进剂表面产生;而含有催化剂推进剂试样的点火延迟时间和点火过程则与功率密度密切相关:在高激光功率密度时,含催化剂的推进剂点火没有发生在推进剂表面,而是在试样表面的气相中,且点火延迟时间增加。Al粉含量对其点火延迟的影响在低激光功率密度时较大,随着功率密度增加影响减弱。     

半导体激光起爆试验研究

采用BNCP掺杂炭黑作为激光起爆器的点火药剂,研制了具有点火时间检测功能的激光起爆试验装置,工作波长980nm,光功率0-2W可调,脉冲宽度1-200ms可调。利用该装置开展了系列激光点火试验,结果表明：该起爆药剂的发火阈值功率为240mW,最小全发火功率为400mW,最大不发火功率为80mW;点火功率大于最小全发火功率时的典型点火时间为600μs。     

聚光系统构形对激光推力器推进性能的影响

在喷管与聚光系统一体化设计时,聚光系统因其同时承担聚光和喷管两项功能而成为激光推力器的重要组成部分。通过改变聚光系统内表面的母线方程,可以改变点火区的大小、形状、点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数,而这些参数都会对激光推力器的推进性能产生影响。针对不同的聚光系统构形建立了相应的点火模型,数值计算与实验结果一致,即当注入能量不超过60 J时,在喷管出口直径相同的条件下,抛物形喷管点聚焦方式比环聚焦方式所获得的冲量耦合系数大,可达38.84×10-5N.s/J;而冲量耦合系数对点火区与聚光系统内表面的距离及喷管长度等参数并不十分敏感。研究结果对于吸气式激光推力器的喷管构形设计具有指导意义。     

激光对含能材料的热作用与光化学作用比较

从理论、实验、数值计算等几个方面分析了激光对含能材料的热作用机理与特性 ,研究了含能材料激光点火的临界值与激光功率密度、环境温度等因素间的关系 ,并与激光对含能材料的光化学作用及光化学点火机理做了比较。与热点火相比 ,光化学点火对激光波长有较强的选择性 ,光化学点火的临界功率与临界能量较小