激光微烧蚀靶材的冲量耦合系数测量方法

冲量耦合系数是激光微推进的重要参数,反映激光能量转化为动量的能力.提出了扭摆干涉仪测微冲量的原理以及测量方法,解决了难于精确测量10-7～10-5N·s的微冲量的问题,以掺碳的聚氯乙烯为靶材,测得了它在激光微烧蚀下的最高冲量耦合系数将近70 μN/W.为激光微推进冲量耦合系数的计算提供了工程测量和计算方法.     

用于微小卫星姿轨控的激光烧蚀微推力器

随着微小卫星技术的不断发展,微推进系统对于微推力器的需求越来越高。激光烧蚀微推力器技术作为一种新型的电推进微推力器技术,在推进性能和系统集成方面具有鲜明的特色。以微小卫星的发展所带来的微推进系统的需求为应用背景,对比分析各种适合微小卫星需求的微推力器特点,跟踪激光烧蚀微推力器的最新研究进展,对2种典型微推力器性能进行了对比、分析和评估,最后给出了进一步研究的建议。     

脉冲激光沉积(PLD)原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广,最有希望的制膜技术.通过从激光与材料相互作用理论出发,分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布,以LCMO为对象,对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材-衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究,得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数.同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析,结果表明脉冲激光沉积(PLD)是一种很好的镀膜方法,所制备的膜质量较好.     

脉冲激光沉积（PLD）原理及其应用

脉冲激光沉积薄膜是近年来发展起来的使用范围最广，最有希望的制膜技术。通过从激光与材料相互作用理论出发：分析了激光烧蚀材料等离子体羽辉的空间运动特征与成分分布，以LCMO为对象，对PLD系统脉冲激光沉积薄膜过程中薄膜质量与衬底温度、靶材一衬底距离、氧压、激光脉冲能量、激光频率等参数关系进行了实验研究，得出在单晶衬底上沉积LCMO薄膜的最佳实验参数。同时用XRD衍射谱和SEM分别对膜的成键情况和表面形貌作了分析，结果表明脉冲激光沉积（PLD）是一种很好的镀膜方法，所制备的膜质量较好。     

激光加工聚合物微流控芯片暂态烧蚀模型研究

为了预测激光直写加工聚合物微流控芯片三维微流道外形，提出了三维烧蚀加工的解析模型.在CO2激光加工聚合物原理基础上，根据传热学原理和烧蚀面能量守恒原理，建立了激光加工三维暂态烧蚀模型.根据在微元控制面上热传导只发生在表面法向，并且激光加工在瞬时达到准稳态，将三维暂态偏微分方程转化为一维常微分方程.基于烧蚀面上的温度始终保持为降解温度，求出关于激光功率、扫描速度和材料热物理系数的微流道外形函数解，并用聚甲基丙烯酸甲酯进行了实验验证.实验结果表明，由解析模型得到的理论值与实验数据吻合很好，该模型的理论推导是符合实际加工实践的.     

三维瞬态激光烧蚀聚合物微流道动态界面研究

相恒富，傅建中，陈子辰相恒富，傅建中，陈子辰为了预测热加工过程中的流道轮廓和烧蚀面温度场，基于CO2激光直写聚合物微流体芯片加工原理以及传热学原理和能量平衡原理，建立了三维瞬态激光烧蚀模型.通过有限元方法和伽辽金变换得到有限元矩阵方程，利用单元生死技术和高精度数值算法模拟了烧蚀过程的材料损失，并给出了三维瞬态动态烧蚀界面和温度场随时间和空间的变化关系.以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为例，给出了在不同时刻的数值算例，实验得到的流道深度与模拟结果吻合.仿真结果表明采用该方法预测流道轮廓和温度场是可行的.     

激光推进中一种光船结构的设计

随着激光推进技术的提出和高能激光技术的发展，以激光作为推进能量的飞行器将会有效解决降低火箭成本和提高火箭有效载荷的问题。设计了一种新型激光推进飞行器－－光船；建立了合理的物理模型和流体力学模型；用数值方法研究其喷管形状、位置对冲量耦合系数及推力的作用规律；根据数值计算结果对光船结构进行改进，确定了比较合理的光船结构。     

吸气式激光推进中推力形成过程的研究

将激光推进中的推力形成过程与传统化学火箭发动机中的推力形成过程进行了比较,分析了两者之间的异同;对激光引致的激波与喷管壁面流固耦合而产生的推力和气体从喷管出口端反冲而获得的推力分别进行了计算,计算结果表明：2种推力在一个力作用周期内的平均推力相等,也即力学效应相同;研究所得的结论为进一步研究吸气式激光推进机理提供有用的参考。     

小推力液体火箭推进系统脉冲工况数值模拟

给出了液体火箭推进系统脉冲工作过程数值仿真模型；基于管道中一维流动力学方程的特征线解法，微分方程用差分解法，边界条件直接含在了模型中；对影响发动机多脉冲起动的主要参数进行了数值计算，计算结果与试验中发动机的工作参数具有较好的一致性；仿真软件和所得结果对小推力液体火箭推进系统设计具有重要参考价值。     

连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热特性研究

基于Comsol multiphysics5.0软件对连续/脉冲复合激光光束辐照铝靶材的热作用特性进行了仿真计算,得到了脉冲激光相对连续激光辐照之间的时间延时对连续/脉冲复合激光作用铝靶材的温度时间演化影响。研究结果表明,相对延时0.4s的连续/脉冲复合激光作用条件下,铝靶材表面温度最高达到1932K,熔化深度和熔池半径最大分别为828mm和1.66mm。在相同激光聚焦条件下,达到相同温度和熔化深度,连续/脉冲复合激光需要的激光总能量均低于单一连续激光作用能量。研究结果对连续/脉冲复合激光用于提高激光加工效率具有重要意义。     

激光光船聚焦性能研究

激光推进是一种由远距离传输的地基定向能提供推进能量的新概念。它具有高比冲、高推重比、低成本等显著特点，是一种急待研究且应用前景广阔的新型推进技术。如何解决光船飞行中，激光束偏离光船主轴而不能正常聚焦问题是激光推进中重要问题之一。主要针对抛物形光船，编写了光线追踪法(ray tracing method，RTM)的计算程序；研究了入射激光的光轴与光船主轴偏离时，反射光束的聚焦性能；得出了焦平面上激光束的能流分布、激光点火线、点火区形状和大小。这将作为激光推进过程流体动力学数值模拟和光船飞行轨迹研究的一个重要依据。     

微喷管过渡区流动的DSMC模拟研究

微喷管性能的好坏关系到微推进器能否提供所需的准确推力及能否具有较高的推力效率,因此微喷管的研究对提高微型推进器的性能起重要作用.针对高温气流的特点,在运用直接模拟蒙特卡罗方法模拟微喷管流动过程中,考虑由于非平衡性而发生的内能松弛等问题,引入分子内能激发和松弛概率,对不同入口压力及温度下高温流体的拉伐尔喷管流场进行了数值模拟,模拟结果表明随着入口流体温度的升高,微喷管的推力效率也随之增长,在低压下入口压力的增大有助于提高微喷管的工作效率,而高压下入口压力的变化对微喷管性能的影响并不显著.     

两种约束构形对激光推力器推进性能的影响

针对大气吸气模式环聚焦喷管无推力壁的激光推力器模型,首次提出对其内部等离子体流场进行约束,给出绕流约束和平行约束2种构形;使用高分辨率的差分方法,结合分区计算,在来流马赫数为5的条件下,分别模拟了基本构形和约束构形的定常流场,以及激光诱导的高温等离子体流场的波系演化过程,计算和比较了推力和冲量耦合系数;基本构形流场的演化规律以及冲量耦合系数的计算结果与文献吻合得很好,结果表明:喷管无推力壁时,绕流约束和平行约束对于推进性能影响不很明显,需设计新的约束构形并验证。     

激光能量对掺铒纳米Si晶薄膜形貌的影响

采用XeCl脉冲准分子激光器,保持激光脉冲比为1:2,分时烧蚀Er靶和高阻抗单晶Si靶。改变激光能量,在真空中沉积了掺Er非晶Si薄膜。在氮气保护下,分别在950℃,1010℃和1100℃温度下进行30min热退火处理,得到掺Er纳米晶Si薄膜。扫描电子显微镜的结果表明,高的退火温度或高的激光能量均会导致迷津结构的形成。     

液化空气循环对组合发动机性能影响的研究

本文研究了氯、氮不分离的液化空气循环对SERJ组合发动机性能影响的规律。并与采用氧、氮分离液化空气循环的组合发动机性能进行了分析比较，结论表明，空气液化后不分离的组合发动机性能明显优于分离情况下的发动机性能，同时还发现，不论氧、氮是否分离，采用液化空气循环都能改善组合发动机比机体形成的旁路阻力与流量损失是导致推力下降的主要原因。     

Hot embossing of micro energy director for micro polymer fusion ultrasonic bonding

In order to use micro ultrasonic bonding technique to package polymer microfluidic chips,an auxiliary microstructure named micro energy director is designed and fabricated.The hot embossing process for...     

激光重复频率对吸气式多脉冲激光推进冲量耦合系数的影响

针对实验室已有的平顶抛物形喷管,数值模拟了单脉冲激光能量为500J时,不同激光重复频率下的激波流场演化过程,分析了喷管内激波流场对后续脉冲的影响,得到了冲量耦合系数随激光重复频率的变化规律。结果表明：激光重复频率在10～100Hz范围内,冲量耦合系数随频率的增加显著减小;在100～400Hz范围内,冲量耦合系数下降趋势变缓;随着脉冲数目的增多,喷管内气体密度降低,后续脉冲受到之前激波流场影响增大,推进性能降低。     

基于比例导航的轨控发动机动力装置参数分析

针对空间拦截器采用三轴稳定的比例导航制导方案，以液体轨控发动机为动力，以液体发动机通常采用的定推力、变推力和脉冲推力3种工作方式为例，对拦截器推进装置工作方式进行了分析，为确定拦截器液体发动机类型和总体技术分析提供参考。     

不同介质中螺旋机器人轴向力实验研究

为将螺旋驱动器应用到人体血管中，对单圆柱螺旋内窥镜机器人轴向力进行了实验研究，.基于旋转黏度计工作原理，建立内窥镜机器人动力学性能实验台.实验比较了牛顿流体和Casson非牛顿流体介质中机器人的轴向驱动力随机体几何特征参数的变化规律.结果表明，在两种介质中，随着机体螺纹线数，螺旋升角，螺旋槽深，螺旋槽宽的增大，机器人轴向驱动力均是先增大后减小，这四个参数都有其对应的最优解.在两种介质中，机器人轴向驱动力变化规律类似.在高剪切率的情况下，将生物体液简化为牛顿流体，可以大大简化螺旋机器人仿真分析模型.     

微细钻孔的模糊神经网络在线监测

建立了以压电钻削测力仪作为测量元件的微孔钻削力在线监测系统,构造了用于对微孔钻削力进行实时数据处理的4层模糊神经网络。网络经训练后用于实时获取隐含微细钻头磨损状态信息的钻削力值,对微孔钻削过程进行在线监测实验,结果表明,适当选择监测阈值,可以有效避免微细钻头的折断。