非平衡机制下激光与等离子体相互作用机理

采用三温度热化学非平衡模型,考虑了激光能量在空气等离子体中的共振吸收和逆韧致吸收机制,用有限差分NND格式对控制方程组进行数值离散.对等离子体点火过程进行耦合计算,并研究了不同入射激光强度条件下等离子体吸收波的形成和演化机制,讨论了粘性扩散效应对等离子体吸收波的影响.结果表明,在初始温度300K,大气压力条件下,生成ZND模式的LSD波所需最小激光强度为5.0×106 W/cm2.     

单晶硅反射镜激光能量吸收系数与衬底表面质量的关联

高能激光系统中,单晶硅基底反射镜的能量吸收系数是影响系统性能的关键指标。衬底加工质量对镀膜后元件激光能量吸收系数影响显著。通过测试不同衬底粗糙度、划痕密度的单晶硅反射元件,分析衬底表面典型加工特征(粗糙度、划痕)对激光能量吸收系数的影响规律,认为粗糙度与吸收系数正相关,粗糙度均方根从0.668nm降低至0.345nm会使吸收系数降低28.0%。少量划痕对吸收系数的直接影响并不明显,吸收系数均值变化在3.1%以内。但表面划痕会诱发激光损伤,划痕密度较大时会引起后续能量吸收持续增大,辐照400s后,吸收系数较辐照100s时增大18.3%。     

电子在材料中输运的蒙特卡罗模拟

介绍了电子输运问题的蒙特卡罗方法的基本原理和步骤。电子输运过程的模拟采用了“浓缩历史”蒙特卡罗方法 ,电子随机游动步长根据能量步划分 ,在每个电子游动步内 ,电子的能量损失为非辐射 (碰撞 )能量损失和辐射 (韧致辐射 )能量损失之和 ,其中非辐射能量损失通过对Landau公式的随机抽样得到 ,辐射能量损失以及韧致辐射光子的产生通过利用Bethe Heitler的随机抽样处理 ,在每个电子游动步结束时电子的出射角的抽样利用Gouddsmit Saunderson多重散射公式 ,电子 -电子的散射利用Moller截面公式进行抽样。最后对电子在航天用合金铝平板材料中的输运进行了模拟计算并给出了计算结果     

吸气式太阳能热推进系统进气道特性分析

吸气式冲压推进技术是吸气式太阳能热推进技术的基础。如何设计一种性能理想的进气道是吸气式太阳能热推进技术研究的重点。应用稀薄气体动力学仿真常用的直接数值模拟蒙特卡洛算法对两种常见的进气道结构进行仿真分析,得到两种进气道工况下气体的温度、密度、流量系数和速度等参数的分布,并进行对比。通过比较,选择一种性能较好的构型作为吸气式太阳能热推进系统的进气道,从而为后续系统的设计、计算、分析和优化打下了基础。     

激光推进用于飞行器姿轨控制的分析与仿真

激光推进成本低、可靠性高,可用作飞行器的空间推进和姿态调整。建立了考虑反馈控制和激光推进的飞行器动力学模型,模型中的操纵控制项模拟了飞行器操纵系统和激光推进产生的力、力矩。详细研究了确定操纵项的方法,使用自适应飞行控制律,给出一种通过求解线性方程组确定操纵控制项的方法。以圆形盘旋轨迹为例,进行了数值模拟,计算结果显示,激光推进下的飞行器能很好按照目标轨迹飞行,并对计算结果进行了分析。     

空气深度预冷组合循环发动机吸气式模态建模及性能分析

针对空气深度预冷组合循环发动机——协同吸气式火箭发动机(Synergistic Air-Breathing Rocket Engine,SABRE),采用部件法对其进行建模,匹配计算得到吸气式模态下飞行走廊内其性能参数变化规律,并研究其高度速度特性。计算模型可信度较高,推力误差小于6%,能够较为准确地模拟SABRE吸气式模态的性能参数。结果表明:SABRE兼具火箭发动机大推力和航空发动机高比冲的特点,吸气式模态下比冲介于21 300~27 380 m/s,随着高度速度的增大,其推力比冲先增大后减小;SABRE利用预冷器将入口空气温度降低,可使其空域速域拓宽至25 km、5Ma,满足高超声速飞行的动力需求;发动机速度下限由压气机最大流量决定,速度上限则由氦气回路减压器工作限制条件决定。     

飞秒激光烧蚀硅的瞬态演化特性仿真

为深入揭示飞秒激光烧蚀硅的瞬态演化特性,建立了飞秒激光烧蚀硅材料理论模型,并进行了仿真研究。研究表明:飞秒激光可在脉宽时间内激发大量的电子,使其浓度超过损伤阈值,而此时晶格仍保持在较"冷"状态,直到1 ns量级才达到熔点温度;电子温度也会在脉宽时间内急剧拉升至104K量级,随后将能量缓慢地释放给晶格,直到10 ns量级才与晶格达到热平衡。电子存在两次急剧升温的过程:第一次起于自由电子吸收,止于电子与晶格的能量耦合;第二次起于单光子和双光子吸收,止于脉冲结束。脉冲能量越大,电子密度和温度越高;脉宽越短,电子温度越高。     

空战激光模拟训练器中激光轴的定位

本文讨论了文献中提出的空战激光模拟器激光轴方位的确定问题。本文的研究表明,上述问题可以转化为预测示迹线上,对应于前置跟踪确定的飞行时间上那一点的确定问题。在假设攻击机作匀速圆周运动的条件下,给出了延迟一个弹丸飞行时间后,激光轴两个方位计算的原理式。最后还给出了两个数值计算例子。     

飞秒激光宽频干扰导弹技术

介绍了飞秒激光在介质中的非线性传输现象和机理,论证利用飞秒激光在空气和光电窗口介质中非线性传输形成的宽光谱辐射干扰各类光电制导导弹的可行性,实验研究了飞秒强激光通过空气、K9玻璃、石英、MgF等介质时的辐射特点和规律,说明利用飞秒强激光直接攻击导弹窗口将更有效。     

激光Z扫描技术研究进展及其应用

简要介绍了Z扫描技术的原理,分别从扩大应用范围、提高测量灵敏度以及激光Z扫描技术理论基础等方面对其近年来的发展进行了综述,并介绍了激光Z扫描技术在测量非线性材料的非线性折射率、非线性吸收系数以及其它方面的应用.     

高能激光辐照固体材料时热激波效应的计算

1.引言固体材料受高能激光脉冲辐照时,激光能量沉积到它的表面,使一簿层材料烧蚀。汽化材料迅速膨胀,其反作用在固体材料中引起一个热激波。热激波传播到固体的自由表面之后,反射稀疏波中的负压强可能达到材料的抗拉强度,使其断裂而形成一个痂片,裂缝成为新的自由表面,可能再次形成新的痂片,这样使材料发生层裂破坏。     

高能激光系统的新设计概念

高能激光系统新的设计概念已经由美国联合研究中心发展扩大,这个新的概念是:形成一个圆形截面的（面包圈形）的光束,用它来引导“第一”光束通过大气而不受由热晕所造成的扩散的影响。 当靠近激光束的空气由于吸收辐射热而密度下降后就出现热晕,这个问题已经研究了十多年了,这是由衍射效应造成的结果,会使光束弯曲并散焦。     

Raman型自由电子激光中暖束效应的简化分析

采用一维流体理论导出了暖电子束条件下Raman型自由电子激光增益的解析式。此式清晰地描述了自由电子激光中的暖束效应。分析计算时毋需电子分布函数的具体形式,故所得结论具有普适性。     

激光推进发动机与激光发射弹道主要参数分析

激光推进是一种应用前景广阔的先进推进技术。讨论了激光推进发动机性能参数,飞行器在无大气阻力并忽略地球曲率和自转条件下发射与入轨所要求的最佳比冲,激光平均功率与电网能量消耗等问题。指出用激光发射微小卫星可以得到高质量比,激光推进发动机最优的比冲为12 240m/s。     

强流相对论电子束(REB) 电子能量径向分布的测量方法

本文介绍一种REB电子能量径向分布的测量方法。利用REB电子轰击阳极靶产生的“厚靶”韧致辐射的零角度测量,确定束电子能量的径向分布,从而判断REB的居中性和能量的均匀性。     

激光有源干扰技术探析

对激光有源欺骗式干扰、激光有源抑制式干扰、激光致盲式干扰和激光摧毁式干扰进行了探讨与分析。     

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。     

协同吸气式火箭发动机研究进展

协同吸气式火箭发动机(SABRE),因能充分利用大气层内的空气,具备良好的经济和技术可行性,是Skylon空天飞机的最佳动力方案。作为一款将吸气式与火箭式发动机高度集成的组合循环推进装置,SABRE在内部结构、热力循环及燃料利用等方面都有其独到之处。首先介绍了SABRE结构和工作循环过程,简述和归纳了氧化剂冷却燃烧室、推力补偿喷管、进气道和液氢燃料等关键技术;然后对发动机核心热交换技术,尤其是极具创新的预冷器的设计与制造作了详细分析;最后,总结了SABRE最新研究成果并对我国开展相关研究工作进行了展望。     

基于激光推进的光船发射任务设计与参数优化分析

针对发射初始质量为100kg的光船到近地圆轨道的任务,研究了激光平均功率、激光大气传输特性、光船激光接收面面积、发动机比冲、发动机能量转化效率等参数之间的相互关系及光船飞行任务的优化问题。针对激光发射光船的具体要求,由功率估算公式计算出激光平均功率,从激光作用范围估算出光船的激光接收面的最小面积;基于光船飞行动力学模型,结合估算的参数,应用序列二次规划方法优化计算出光船飞行的最优弹道。计算结果表明,光船入轨质量可达到35.5kg,最优比冲为8140m/s。     

双面型PSD的短脉冲激光照射位置测量

为了实现双面型位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)对短脉冲激光光斑的准确测量,根据PSD响应原理——Lucovsky方程,得出双面型PSD在短脉冲光照下传统计算量和实际照射位置的换算关系式。结合短脉冲信号变化快、响应线性度低等特点,提出了一种基于双面型PSD的短脉冲激光照射位置计算方法,并分析了该方法的使用条件。通过实验对该方法进行了验证,给出了实验数据拟合曲线和理想曲线的对比,结果表明:该计算方法具有较高的测量精度。