连续波DF/HF化学激光器起动问题研究

为研究连续波DF/HF化学激光器的起动问题,建立了超声速风洞的一维理论模型,得出了超声速风洞的起动压力,并建立了一套实验装置,进行了超声速风洞起动实验,得到了与理论较为一致的实验结果,并分析了理论与实验结果差异的原因.     

小型电激励连续波HF/DF化学激光器研究进展

小型电激励连续波HF/DF化学激光器具有广泛的用途和重要基础研究价值,本文介绍了四种放电类型的小型电激励连续波HF/DF化学激光器的研究工作,并对各类型激光器的优缺点进行了讨论。     

电激励连续波HF/DF激光器放电参数的优化

放电管作为电激励连续波HF/DF激光器的F原子发生器,在整个激光器系统中占有重要地位。目前流行采用的是高压直流电源加镇流电阻的放电模式,典型电参数为接近10kV高电压、百毫安量级的低电流。传统理论和实验结果均认为:放电管F原子产率与放电管注入功率成正比,从而激光器输出功率也应与之成正比。引入不同阻值的镇流电阻,发现对于相同的注入功率,低电压、大电流模式比高电压、小电流模式更容易获得高的功率输出。     

连续波DF/HF化学激光器高超音速低温喷管混合性能的研究

高超音速低温(HYLTE)喷管是目前在燃烧驱动的连续波DF／HF化学激光器中广泛使用的一种喷管．为了掌握该喷管的混合性能，用激光诱导碘荧光(LIIF)法对实验室的单喉道小型燃烧驱动连续波DF／HF化学激光器的高超音速低温喷管的流场进行了测量。实验结果与理论研究一致，表明激光诱导碘荧光方法可以用于该种喷管混合性能的测量。     

HF／DF化学激光器的研究进展

HF／DF激光器作为光电对抗设备的中波红外备选光源受到研究者的普遍关注。本文对HF／DF激光器几十年的发展进行了回顾和分析,并在此基础上对其未来的发展方向进行了预测和探讨。     

功率提取对连续波DF化学激光器腔压的影响

为了研究功率提取对连续波DF化学激光器光腔压力的影响,基于一台小型燃烧驱动连续波DF激光器装置,进行了一系列实验,实验结果显示,随着提取功率的增大,光腔压力逐渐减小。利用一维定常流理论和光腔动力学理论,建立了从燃烧室到光腔出口的一维数学模型,得到光腔压力随比功率的变化关系曲线,取得了与实验较为一致的计算结果,从而给出了功率提取对光腔压力影响的理论解释,同时也验证了数学模型的合理性。数学模型和实验结果同时表明,从光腔中提取功率,光腔压力将有一定程度的下降,将实验条件参量代入模型计算,得出比功率为50J/g时,光腔压力比无功率输出时下降约7.4%。     

连续波DF/HF化学激光器环形喷管与线形喷管的对比

环形喷管阵列主要用于环柱型化学激光器,它可以分为两种构型:直喉道型和圆喉道型。二者都可以由线性喷管阵列变换得到。在变换前后保持相同的增益区体积的前提下,环形喷管阵列的横向尺寸将减小为线性喷管阵列的1/π倍,这将更有利于激光器的紧凑化设计。由于圆喉道型环形喷管阵列相对直喉道型更具实用价值,通过三维的数值模拟,比较了圆喉道型环形喷管单元和线形喷管单元的流场特性。结果表明:在相同截面尺寸及喉道面积的条件下,环形喷管出口气流马赫数、气流速度分别比线形喷管高4.03%,0.356%,静温、静压分别比线形喷管低6.08%,19.7%。在喷管的收缩段,两种喷管的边界层发展规律及厚度值基本相同,而环形喷管的气流速度要快于线形喷管,因此环形喷管的氟原子复合比例要略低于线形喷管。     

连续波 DF/HF化学激光器收缩段氦气膜注入式新型喷管的理论研究

连续波(CW )DF/HF化学激光器喷管中一般有近20%的氟原子复合为氟分子,这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素.尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位.通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不甚明显.结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层,隔离氟原子气流与喷管壁面,实现降低氟原子损耗的目的,同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀.数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率.但注入的氦气将占据部分气流通道,影响主气流在喷管中的传输.在主气流属性保持不变的情况下,喷管出口平面(NEP)上氟原子绝对流率将下降.针对引入的不足,提出了几种改进方案.     

连续波HF/DF化学激光器的发展

本文介绍美国根据海军"海石"计划和远景计划局三合一计划中的α计划发展的高能连续波HF/DF化学激光器,并简单介绍苏联化学激光的发展情况。     

用于电激励HF/DF化学激光器的F原子流量检测新方法

介绍了一种名为滴定HF吸收法的新方法,即利用电激励单谱线HF激光器的(0-1)振转谱线,检测滴定产物HF分子的吸收强度变化,得到滴定气体(氢气)流量与F原子流量对应关系的方法.用此方法分别测量了在不同NF3流量,不同探测谱线时,一台电激励HF/DF化学激光器正常工作时的F原子流量,发现低转动态谱线的吸收更为强烈,1个NF3分子解离出1.0～1.1个F原子.分析了透射率与HF分子浓度及温度的关系,对影响测量精度的原冈进行了分析并提出相应对策.实验结果显示滴定HF吸收法足一种简单实用的F原子流量检测方法.     

非链式脉冲HF/DF激光的新型引发技术

为了发展一种引发脉冲HF/DF激光器的新型放电技术。采用均匀粗糙表面的阴极在注入能量密度高达200 J/L时仍可在激光介质中获得均匀稳定的体放电。优点是无需任何预电离,且对电极面型无特殊要求。针-盘电极实验表明,在非链式脉冲HF/DF激光介质中单通道放电表现为扩散均匀的辉光放电,板-板电极的体放电从粗糙阴极开始,阴极表面产生许多明亮的圆形亮点,每一个亮点随后形成一条向阳极扩散的通道,这些扩散的通道相互重叠形成了空间均匀的体放电。初步实验结果表明,采用这种技术可以实现高能、高重复频率的脉冲HF/DF激光输出。     

CW DF/HF化学激光器性能与流场参数的相互关系

从增益系数、输出功率、激光效率的基本公式出发 ,得到了CWDF HF化学激光器性能对光腔中F和D2 H2反应区流场参数的依赖关系。利用数值模拟结果对该关系进行了验证。给出了提高CWDF HF化学激光器性能的F和D2 H2 反应区流场参数要求 ,为CWDF HF化学激光器喷管设计提供了依据     

DF/HF化学激光器关键技术研究状况评析

介绍了燃烧驱动连续波DF/HF化学激光器的基本结构和工作原理,通过对国内外1973年以来大量文献进行分类和总结,对化学动力学和喷管混合性能研究等关键技术展开了较详细的综述、分析.特别从理论模型、试验研究和数值模拟等3个方面对各国喷管混合性能方面的研究状况进行了较全面的归纳总结;指出了国内研究工作的不足之处以及该激光器相关关键技术的进一步发展方向.认为只要攻克这类关键技术,实现该激光器的高效性、紧凑化进而突破其作为战略武器的局限性,则该激光器仍然具有作为高能武器的优势.     

Efficient operation of a low-impedance Blumlein discharge initiated HF/DF chemical laser

A study is described on the efficient operation of an HF/DF chemical laser initiated by a low-impedance Blumlein discharge. Some combinations of 0.33 and 0.66-Ω flat-plate Blumlein lines with simple discharge chambers of various active volumes were investigated. For an SF6/H2mixture, an HF laser gave a maximum efficiency of 6.3 percent, and 5 J/1 was extracted. Substitution of D2for H2gave a DF laser output energy as high as 80 percent of the HF chemical laser output.     

重复频率放电引发的脉冲HF(DF)激光器

研制了一台重复频率放电引发的脉冲HF(DF)激光器,采用了横向放电、横向流动和侧面滑闪预电离结构,该激光器的有效增益体积为80cm×2.5 cm×2cm,最大输出激光脉冲能量1.6(1.2)J,重复频率1～3 Hz,采用特种碱性分子筛吸附剂对化学反应生成物进行吸收,激光器在准封离状态下以重复频率2 Hz运转,103个脉冲后激光脉冲能量仅有20%的下降.     

外腔式结构对HF/DF激光器输出光谱的影响

近距离测量外腔式结构HF/DF激光器的输出光谱时,观察到部分HF激光谱线不合常规地强度较弱甚至消失。利用MODTRAN软件对光谱中各支谱线的大气传输透过率进行了计算,发现这些HF激光谱线的大气传输性能较差。经分析,这些大气传输性能较差谱线强度较弱甚至消失的主要原因是腔内大气传输损耗,腔内大气传输损耗应计入总腔内损耗,对HF激光器输出光谱有很大影响。