反射镜表面粗糙度对激光推进环聚焦性能的影响

设计了环聚焦光学系统,考虑反射镜表面粗糙度对聚焦性能的影响,利用"光线追踪法"建立了研究环形"点火"线形状、大小以及能流密度的数学模型.数值模拟结果表明:环聚焦模式对反射镜表面粗糙有一定的容忍度;同时在抗反射镜表面粗糙方面较点聚焦模式更加优越.     

激光点火过程的数值模拟

根据激光点火的热机理，建立了激光点火过程的数学模型，并就Ｍｇ／ＮａＮＯ３点火药的激光点火过程进行了数值模拟。模拟结果与实验结果和规律有较好的吻合。     

激光技术在航天航空推进系统中的应用

激光技术是第三次科技革命的标志之一,在各个方面得到广泛应用.其中激光在推进系统中的应用日益突出,引起了广泛关注.本文主要介绍激光在推进系统中的主要应用一激光推进技术,激光控制燃烧技术和激光点火技术的基本原理、应用现状及研究方向.     

高功率激光加工中光束聚焦的分析和模拟

在高功率激光加工应用中,不同的加工形式对激光光束的聚焦性能要求不同,因而采取的聚焦方式也不一样.研究介绍了高功率激光加工中激光光束聚焦的几种常用方式,包括透镜聚焦、球面镜反射聚焦和离轴抛物面镜反射聚焦.系统地分析了这几种聚焦方式各自的优缺点及其应用领域,并且对这几种聚焦方式进行了模拟分析,形象、直观地反映出各种聚焦方式的聚焦效果.     

环聚焦推进器聚焦点位置对激光推进性能的影响

针对进气口开放的环聚焦推进器,通过改变聚焦点的位置,数值模拟研究了推进器的推力、冲量耦合系数以及推进器整流罩承受的热冲击等问题。模拟结论表明聚焦点位置变化对激光推进性能有较大的影响,当聚焦点远离整流罩时,推进器获得推力的时间提前,冲量耦合系数增大,并且整流罩承受的热冲击降低。同时,模拟还表明在推进器构型设计中应该加大整流罩倾斜段的长度和倾斜角度,以限制逆流而上的冲击波冲出进气口,给推进器带来额外的阻力。     

不同类型偏差对激光聚焦系统聚焦性能的影响北大核心CSCD

基于光学设计软件ZEMAX,通过Monte Carlo光线追迹法,对比研究了采用三种设计方式的二次反射聚焦系统在不同类型角度偏差下的聚焦性能参数的变化。结果表明:任何微小的角度偏差都会导致聚焦性能急剧下降和聚焦位置大幅偏离。聚焦系统存在角度偏差时,不同设计方式的聚焦系统会形成不同形状的点火区域,这将导致激光推力器产生完全不同的飞行的轨迹和姿态。     

激光聚焦非球面透镜设计

本文论述激光聚焦光学系统的设计特点，介绍用等光程原理设计激光聚焦非球面透镜的方法及实例。     

三次反射激光聚焦系统的设计与实现

基于激光推进推力矢量控制,提出、设计并加工了一种三次反射激光聚焦系统。指出了一次反射尖锥面、二次反射环锥面和三次反射高次曲线环面的设计方法,说明了聚焦系统的加工工艺和安装调试过程,并进行了聚焦特性的测量实验。结果表明,脉冲CO2激光功率密度经三次反射激光聚焦系统达到空气击穿阈值,实验中观察到等离子体发光现象。不同设计条件下聚焦形状不同,其聚焦相对位置在一定范围内可调节。     

纳秒激光等离子体减阻数值模拟

针对激光等离子体减阻技术机理,采用纳秒激光,数值模拟激光等离子体在流场中的演化过程,分析关键参数对纳秒激光等离子体减阻性能的影响。结果表明:纳秒激光能最大程度地提高激光等离子体减阻性能,阻力减小的百分比达99%,低阻力维持时间是入射激光持续时间的103倍;随着来流马赫数的增大,空气来流强度增强,导致减小阻力的百分比减小;随着激光能量的增加,激光引致的冲击波强度增大,使得减小阻力的百分比增加;随着激光聚焦击穿位置的增大,减小阻力的百分比减小,但低阻力维持的时间明显增加。     

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。     

基于光纤激光组束的激光推进技术

介绍了激光推进技术的原理及其优势,重点分析了激光推进光源的选择.光纤激光器通过激光组束技术可达到10 kW量级的输出功率,并且具有传统TEA脉冲CO2激光器不可比拟的优势,是激光推进光源的理想选择.     

注入锁定光纤环形腔激光器实验研究

利用注入锁定技术,将中心频率稳定、窄线宽的DFBLD作为主激光器,将光纤环形腔激光器作为从激光器。在实现注入锁定后,利用光纤环形腔谐振特性,在效压窄了注入光线宽。得到了中心频率稳定,较之DFBLD线宽更窄的输出激光,目前线宽已被压窄到70kHz。     

脉冲能量对激光推进中冲量耦合系数的影响

实验通过采用最大输出脉冲能量为100J的TEACO2激光器,研究了从13~80J的激光脉冲能量对大气呼吸模式激光推进冲量耦合系数的影响。结果表明当脉冲能量在80~24J变化时,冲量耦合系数没有明显变化,当脉冲能量下降至22J以下时,冲量耦合系数下降52%。对这一特性进行了初步的理论分析,并通过改变实验环境气体压强,对这一理论进行了验证。     

激光推进技术的现状及发展

介绍了国内外激光推进技术的发展状况，及其在航天航空领域的应用前景。     

激光推进原理与发展状况

文章简要介绍了激光推进原理、测试实验设计和国内外发展状况并且给出了今后发展 趋势。     

激光微束仪的激光聚焦系统研究

提出一种新的激光聚焦系统，它由一个空间滤波系统和８０×聚焦物镜组成，后者为一个双反射式球面系统。用这个激光聚焦系统，激光微束仪能获得直径小于０．５～１μｍ的聚焦光斑。光斑尺寸和空间滤波系统的针孔光阑直径有关。     

激光与液体相互作用及其在激光推进中的应用

结合激光与液体相互作用过程在激光推进领域的应用,讨论了激光与液体相互作用的研究进展。指出了在激光与液体相互作用过程中亟待解决的问题。     

大气呼吸模式激光推进数值分析

详细分析了激光击穿空气和激光维持等离子体爆轰波(LSD)的传播机制,基于Navier-Stokes方程建立了考虑湍流、等离子体辐射的流场分析模型,采用有限体积法系统分析了推进器喷管内等离子体冲击波流场的演变规律,研究了单脉冲激光能量大小和脉宽对推进性能的影响。数值仿真中明显捕捉到有关实验中观察到的马赫杆的产生与移动过程;得出了推力和冲量耦合系数随脉冲能量、脉宽的变化关系,计算结果与德国空间中心实验吻合得较好,为脉冲激光器的选择和脉冲参数优化提供了参考依据。