步长对激光点火一维模拟的影响

从激光点火的热机理出发,通过对一维有限差分模型的模拟和计算,分析了时间步长(△t)和空间步长(△x)对点火能量阈值及点火延迟时间的影响。结果表明,点火能量阈值在一定范围内只与△x有关,而与△t无关。△x一定时,点火延迟时间随着△t的增大而缓慢增加。当人射激光能量接近点火能量阈值时,点火延迟时间基本上不随△t变化而变化,但△x＞2．5×10     

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。     

B/KNO3装药密度对激光点火延迟时间的影响

激光点火延迟时间是激光火工品和激光敏感药剂设计的重要性能参数.通过实验验证了激光点火器输入端结构密封强度设计是减小点火延迟时间和提高时间精度的关键因素.精确测定了B/KNO3 点火药的装药密度和压药压力关系及激光点火延迟时间和装药密度的关系,即B/KNO.装药密度随压药压力的增加呈对数关系曲线;B/KNO,激光点火延迟时间随装药密度的增加而呈负指数函数规律减小.通过理论和实验分析得知装药密度对激光点火延迟时间的影响最有可能改变药剂的仞始反应区燃烧压力成长.     

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。     

不同氧/燃比的硼-硝酸钾的激光点火特性

硼-硝酸钾是一种重要的含能材料,其氧/燃比与药剂的点火和燃烧性能有密切关系.为了掌握氧/燃比与激光点火性能的关系,对不同配比的硼-硝酸钾及其酚醛树脂掺杂物进行激光点火特性实验研究、热力学参数计算分析和热分析.结果表明,硼-硝酸钾的激光点火过程由激光烧蚀、热化学反应和自持燃烧等阶段构成;随着硼质量分数从30%增加到70%,50%发火的激光点火阈值存在一个最小值,分别为7.6 mJ(m(B)∶m(KNO3):50∶50)和4.05 mJ(m(B)∶m(KNO3)∶m(酚醛树脂):40∶50∶5);激光点火延迟时间与激光点火能量密度的关系近似为线性递减关系,并且具有较低激光点火能量阈值的配比也具有较短的激光点火延迟时间;酚醛树脂将B-KNO3的化学反应起始温度从556 ℃降低到548 ℃,化学反应放热量从1.86 kJ/g增大到2.21 kJ/g,提高了激光点火感度和缩短了点火延迟时间.     

激光脉宽和气压环境对固体火箭推进剂点火反应程度的影响研究

在真空(10 Pa)和空气(10~5 Pa)环境下,分别用短脉宽(10 ns)和长脉宽(140μs)激光辐照固体火箭推进剂HTPB/AP/Al样品,利用电磁复摆测量了冲量值,获取了对应激光入射能量和样品质量迁移量。结果表明:在长脉宽激光作用时,比冲在真空中随功率密度提高而增长,在空气中受激光烧蚀带走部分能量的影响偏低;用短脉宽激光作用时,热化学反应作功贡献减少,比冲在真空中受等离子体屏蔽影响较低,空气中冲量耦合机制以LSD波作功为主。     

Ni－Al系粉末压坯激光反应烧结初步研究

对Ni－Al系粉末压坯激光反应烧结的初步研究表明,利用激光反应烧结能够弥补一般激光烧结受试样尺寸的限制。并因其点火时间短、反应层层递进、扩展等特点,使得烧结后试样整体组织和性能均匀,且易得到刚状结构和理想的产物。     

激光冲击7050-T7451铝合金表面的X射线衍射图谱与微结构的相关性

采用脉冲激光对7050-T7451铝合金表面进行了激光冲击强化处理。利用X射线衍射仪(XRD)和场发式透射电镜(TEM),获得了试样表面衍射图谱和微观组织形貌,建立了激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的微结构响应模型。结果表明,当激光功率密度为1.83GW·cm-2时,试样表面发生了过饱和固溶体的失稳分解;当激光功率密度为2.34GW·cm-2时,试样表面的晶粒尺寸增大;当激光功率密度为2.85GW·cm-2时,试样表面产生了纳米晶。激光冲击强化7050-T7451铝合金表面的XRD图谱与TEM分析结果具有一致性。     

激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力形成机制的实验研究

为研究激光冲击强化7050铝合金薄板表面残余应力的形成机制,采用5种不同功率密度的激光束冲击加载7050铝合金薄板,利用PVDF(聚偏二氟乙烯)压电传感器测量激光冲击薄板试样的动态应变,利用X射线应力分析仪测量激光冲击后的残余应力分布,并借助三维显微系统观察激光冲击强化造成的表面微结构。结果表明,当激光功率密度为1.02GW/cm~2时,激光冲击引起的横向变形小;当激光功率密度为1.53GW/cm~2时,表面稀疏波与横向变形共同导致了试样最大残余主应力呈等双轴分布;当激光功率密度为1.98GW/cm~2和2.77GW/cm~2时,冲击区域中心比临近区域分别高出5.680μm和10.800μm,在来回反射的冲击波与表面稀疏波的共同作用下产生了残余应力洞现象;当激光功率密度为4.07GW/cm~2时,试样冲击区域产生了较大的塑性变形且比较平滑,最大残余主应力呈均匀分布。     

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。     

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。     

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。     

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。     

小功率激光二极管点火实验

使用光纤输出量大功率为０．５Ｗ的激光二极管对烟火药锆／高氯酸钾进行了点火实验。通过对点火时间的测定,研究了Ｚｒ／ＫＣｌＯ４的激光感度与配比,密度等参数的关系,结论：在弱正氧平衡和密度较小的情况下,Ｚｒ／ＫＣｌＯ３的激光感度较度。     

光纤和法兰耦合损耗对激光传输功率的影响

实验研究了光纤和法兰耦合对激光传输功率的影响 ,得出了法兰和光纤接头的耦合不当对激光功率产生很大损耗 ,这将直接影响激光点火系统的点火性能     

大芯径移动光纤式光开关

激光点火装置是低电压启动设备,为了保障激光意外输出时的安全性,需要光开关作为激光点火系统的保险与解除保险装置。为此介绍一种适用于较高功率激光点火装置中的光开关。该光开关采用了移动光纤式结构,适用于较大芯径光纤。具有较低的插入损耗。