推力器熱效應以及金屬摻雜工質(zhì)激光推進實驗研究.pdf

1、激光推進中激光對推力器以及其他裝置的熱影響一直是不容忽視的一個重要因素，尤其是在大推進中，激光單脈沖能量都能達到數(shù)百焦耳，如此高的能量勢必會影響激光推進的各種性能。本文從基礎出發(fā)，研究了旋轉(zhuǎn)拋物面型推力器在Nd：YAG激光器輻照下的各種溫度隨時間變化規(guī)律。另外，金屬和高分子在激光推進中是兩類不同吸收機制的靶材，本文實驗研究了金屬和高分子靶材摻合后的混合效果。并且對不同激光器輻照下的實驗效果進行了對比和分析。 在推力器熱效應實驗研

2、究中，利用自行設計的熱電偶溫度測量裝置，實時測量了各種功率下的溫度-時間曲線，并擬合出了拋物面罩表面的溫度分布函數(shù)，解釋了不同入射角的激光輻照對材料溫升影響的原因，發(fā)現(xiàn)激光輻照點與其它各點溫度上升明顯不同。 在金屬慘雜PVC的實驗中，利用大功率脈沖TEA-CO<,2>激光器作為光源，對不同元素、濃度以及顆粒直徑金屬摻入PVC的靶材進行了測試。實驗發(fā)現(xiàn)：不同金屬以及不同顆粒直徑摻雜后的PVC靶材的沖量耦合系數(shù)C<,m>變化不大，但

3、在不同功率密度處，比沖I<,sp>值均有顯著提高，其中納米Fe粉性能更為優(yōu)異。在功率密度為5×100<'6>W/cm<'2>時，50％納米Fe粉含量的靶材的比沖出現(xiàn)最大值。在大氣環(huán)境下，對摻有20％納米Zn粉的PVC靶材，其C<,m>值隨激光功率密度的提高而先升后降，但是比沖并不優(yōu)異于比其熔點更高的Fe粉和Ni粉摻雜。 為了研究激光器參數(shù)對上述靶材的影響，實驗還利用TEA-CO<,2>和YAG兩種激光對純PVC靶材以及摻有不同元