RDX驱动台阶式飞片的速度试验研究

为提高RDX驱动台阶式飞片的可靠性,基于光子多普勒测速技术(Photonic Doppler Velocimetry,PDV)搭建了激光点火RDX驱动台阶式钛合金飞片的速度测试系统,试验研究了RDX装药量、飞片剪切厚度及飞片厚度对飞片速度的影响。结果表明:当装药量从40 mg增加至85 mg,飞片峰值速度由494.46 m·s^(-1)线性增加至591.86 m·s^(-1);当飞片剪切厚度从0.2 mm增加至0.8 mm,飞片峰值速度由508.98 m·s^(-1)线性增加至557.53 m·s^(-1);当飞片厚度从1.0 mm增加至2.5 mm,飞片峰值速度由561.32 m·s^(-1)指数衰减至397.34 m·s^(-1),同时飞片动能由1.347J线性增加至1.688 J。因此,通过增加RDX装药量、飞片剪切厚度或飞片厚度可以提高RDX驱动飞片冲击起爆的可靠性。

激光驱动飞片技术的研究进展

激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、装置简单、成本低等传统动高压加载技术无法取代的优点。在飞片的激光驱动原理、靶材结构、激光驱动飞片的性能测试和表征,以及激光驱动飞片技术在高压物理学、空间科学、材料微成形技术和炸药快速起爆技术中的应用等方面的研究进展进行了评述,指出了未来激光驱动飞片技术的研究和应用的发展方向。

小型激光器驱动飞片冲击引爆炸药实验研究

利用小型激光器驱动飞片技术成功起爆了PETN安全炸药。详细介绍了实验的原理、过程、实验装置、测试方法和实验结果。实验中 ,利用能量 2 0 5mJ、激光脉宽 9 5ns的激光脉冲 ,驱动厚度 5 5 μm、直径约1 0mm铝飞片冲击起爆了密度 1 2g/cm3 的压装PETN炸药 ,冲击速度约 3～ 4 2km/s ,压力脉宽约 2 0 8ns。用简单的冲击起爆判据 (p2 τ =常数 )对实验结果进行了分析 ,结果表明 :实验结果是合理的 ,与理论分析是一致的。

激光驱动飞片加载金属箔板成形及数值模拟

探讨了一种利用激光驱动飞片微塑性成形的新技术,介绍了激光驱动飞片代替激光冲击加载的原理和特点,设计并完成激光驱动飞片加载铝箔成形的实验,在体视显微镜下观察发现成形铝箔的表面质量优异,利用形貌仪测量发现成形深度与激光光斑能量分布一致,通过实验得到了激光能量与成形深度的关系。采用适合高压高应变率的Johnson-Cook模型,利用LS-DYNA软件模拟了激光驱动飞片加载铝箔微成形,模拟结果能够比较好地解释试验现象,证实了数值模型的合理。

激光驱动飞片加载金属箔板成形机理研究

分析了激光驱动飞片加载金属箔板成形的机理，结合激光驱动飞片模型和高速碰撞动力学理论，得到激光驱动飞片加载金属箔板成形时工件的应变率高达10^6～10^7S^-1，并给出了飞片加载的速度范围。从冲击温升、相变、位错密度等方面阐述了高压高应变率下成形的特点，从理论上说明了激光驱动飞片加载技术能够提高金属箔板的成形能力，设计并完成了实验，实现了10μm厚铝箔的激光驱动飞片加载成形。

神光Ⅲ原型装置激光驱动高速飞片实验研究进展

激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、成本低、装置简单等传统动高压加载技术无法取代的优点.随着激光技术的发展,利用高功率激光脉冲发射高速飞片受到越来越多的关注.本文介绍了在神光Ⅲ原型装置上开展的激光驱动高速飞片实验研究.利用纳秒短脉冲和纳秒整形长脉冲,设计并开展了几种不同方式加速飞片的实验研究,成功获得了10 km·s^(-1)的固态铝飞片和50 km·s^(-1)超高速度的复合金属飞片,而且飞片具有良好的平面性和完整性.对实验的物理设计、技术途径和数据结果进行了比较全面的分析,为进一步开展激光驱动高速飞片相关实验研究提供了思路,同时也证明了神光Ⅲ原型装置在激光驱动高速飞片实验研究方面有着巨大的潜力.

激光起爆技术研究进展

激光起爆技术的能量起爆方式独特,具有常规电起爆无可比拟的优势。近几年来,激光起爆技术在基础研究和工程化方面都取得了巨大的进步。其中,激光直接起爆技术和激光驱动飞片技术成为各国研究的热点。主要介绍了激光起爆技术的应用与研究进展。分别阐述了激光直接起爆技术和激光驱动飞片技术的研究状况。指出了激光起爆技术的关键环节,主要是在激光器优化设计、光纤传能技术研究、整个光路优化设计和激光加载方式研究4方面进行突破。针对目前影响激光起爆技术发展的主要问题,提出了解决方法,对未来激光起爆技术进行了展望。

激光起爆引信及其关键技术

基于光纤传输高峰值功率脉冲激光驱动飞片起爆技术,提出了一种新概念引信——激光起爆引信的基本概念。与电起爆引信相比,激光起爆引信在能量形式、起爆机理、组成结构等方面有很大的不同,符合引信技术从机械电子到光电子的发展脉络,是引信设计创新、性能优化、应用创新的重要方向之一。论述了激光起爆引信在核武器以及先进常规武器中的潜在应用价值,根据参考文献总结出激光起爆的三种实现方式。激光起爆引信的关键单元,包括小型化激光器、光纤传能、激光冲击片雷管等,简要讨论了相关的科学研究、总体设计和单元技术。

激光驱动飞片起爆HNS-IV飞片膜参数设计研究

设计了3种不同结构参数的飞片膜,基于激光驱动飞片起爆理论,进行了不同膜结构飞片的速度计算与测试,并完成了激光驱动飞片起爆HNS-IV压装药柱(ρ=1.566g/cm3)的实验,分别获得了其最低起爆阈值。结果表明实验结果与理论分析具有良好的一致性,在优化设计参数下,复合飞片起爆性能及稳定性优于单膜飞片。本研究为飞片膜的优化设计提供了参考。

激光驱动飞片过程中激光烧蚀深度的计算

利用激光体烧蚀模型,数值模拟了激光驱动飞片的加速过程,包括激光的吸收和飞片的速度历史等。在光强为GW/cm2量级的激光作用下,激光烧蚀产生的等离子体的流体力学运动可用改编的1维La-grange流体力学计算程序SSS来描述。通过计算得到不同激光能量下的飞片密度剖面,由此给出金属薄膜的烧蚀深度与实验测量值进行比对,二者符合得较好。

航天动力学环境的最新进展与技术展望

总结了近年来航天动力学分析、试验方面的最新成果。按照航天飞行器寿命期不同阶段的特点,对动力学试验与理论建模、分析预示、试验技术、测量方法,特别是地面气候复合以及高速飞行热结构动力学分析与试验方面的工作进行归纳,并指出存在的不足,以及未来发展的方向。通过工程研制中的分析与数据积累修正,在建模分析预示、条件制定以及测量技术等方面取得显著成果,但由于飞行器复杂,在准确精细预示方法、热结构预示与试验技术方面以及气候复合状态下的分析与试验方面尚需大量研究。应坚持理论与试验、工程研制与研究相结合的方式,不断完善持续改进,实现动力学精细化预示与天地一致性试验。

激光驱动复合飞片冲击起爆HNS-Ⅳ实验研究

激光驱动飞片冲击起爆技术具有很强的抗电磁干扰能力和可以直接起爆钝感炸药等优点,能够满足现代战场对火工系统的高安全性和高可靠性要求。HNS-Ⅳ是最适合激光驱动飞片冲击起爆技术的药剂。本文中在6种不同激光能量下,测试了Al/Al2O3/Al复合飞片和Al单层飞片对HNS-Ⅳ药剂（装药密度为1.5g/cm3）的冲击起爆情况。实验实现了激光驱动飞片对HNS-Ⅳ的成功起爆。在217~245mJ激光能量范围内,激光驱动Al/Al2O3/Al复合飞片均可成功完全起爆HNS-Ⅳ药柱。Al单层飞片均未成功起爆HNS-Ⅳ药柱。飞片冲击压力对激光驱动飞片冲击起爆HNS-Ⅳ起决定作用。

8km/s激光驱动飞片发射技术实验研究

实验研究了激光驱动飞片技术中激光能量剖面和飞片靶金属膜层的力学特性对飞片的速度和完整性的影响,认为激光能量剖面整体呈"平顶型"的光束是发射高质量飞片的基础,同时飞片靶的膜基附着力、金属膜层的强度和韧性三者之间应保持良好的匹配才能得到完整的飞片。制备了基底/Cr/Al复合结构飞片靶,利用波长1 064nm、脉宽15ns的激光,将直径1mm、厚度3μm的铝飞片稳定驱动至8km/s。

激光驱动飞片加速特征分析

在激光驱动飞片研究中,飞片的加速特征是需要认识的关键问题之一。设计了强激光作用金属膜驱动飞片实验,采用聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜测量了飞片到达不同距离的时间,计算得到飞片速度和加速度,分析激光能量对飞片加速性能的影响。基于Gurney能理论,建立了激光驱动飞片速度的计算模型,根据实验结果获得了激光能量损失系数和有效吸收系数,分析了激光能量和膜体厚度对飞片速度的影响。实验结果表明:不同激光能量下飞片的加速特征基本相似,激光能量变化对飞片的加速时间影响较小;激光能量较大的情况下,膜体厚度对飞片最大速度、能量耦合系数的影响更显著;当膜体超过一定厚度时,能量耦合系数不再增加。

激光驱动飞片速度的理论分析

激光驱动飞片技术是模拟微流星体/空间碎片对航天器外露材料/部件超高速撞击,用于开展撞击累积损伤效应与材料性能退化的研究,也是进行航天器在轨寿命预估和空间碎片防护研究的重要技术手段。飞片速度是衡量激光驱动飞片技术水平的关键性参数之一。文章从Lawrence改进的Gurney模型出发,着重分析了激光输出能量、脉宽、聚焦光斑大小以及飞片靶厚度等参数与飞片速度大小的关系,提出激光驱动飞片技术中提高飞片速度的主要途径:其他条件一定时,薄靶较厚靶更易获取高速飞片;小光斑较大光斑更易获取高速飞片;长脉宽高能激光器或短脉宽低能激光器比较适合获取高速飞片。以上结论对从试验上获取高速飞片具有重要指导意义。

激光驱动飞片速度和完整性的影响因素分析

激光驱动微小碎片装置是一种地面模拟微小碎片对航天器损伤破坏的研究设备,其模拟碎片的速度和整体性是两个最关键的性能参数。文章从驱动设备的原理出发,介绍了激光器性能参数、飞片靶约束层及烧蚀涂层对碎片速度和整体性的影响,给出了约束层和烧蚀涂层厚度设计方法及选材范围,并比较了不同的飞片靶制备工艺对飞片速度和整体性的影响。

用于瞬态高速飞片速度测量的光子多普勒测速系统

针对目前VISAR等测速仪在测量瞬态高速小飞片速度时调试复杂、测试成功率低等问题,基于光子多普勒效应和自混频原理,采用1 550 nm单模激光,成功研制了一套光子多普勒测速系统。使用该系统测量了不同激光能量密度下的复合飞片瞬时速度,结果显示：该系统测试成功率高,响应速度快,获得的速度曲线完整而清晰。与传统的VISAR和F-P干涉测速仪相比,具有操作简单、测试成功率高、便于携带等非常明显的优势。该系统适用于速度在几百米/s~几千米/s的微小飞片或者微区爆轰的速度测量,也可应用于常规爆炸流场的测试。

微米级空间碎片撞击太阳电池研究

目的评估航天器太阳电池阵遭遇微米级空间碎片撞击后性能的下降程度。方法利用激光驱动飞片发射系统针对硅太阳电池开展系统的试验工作,对太阳电池机械损伤特性及伏安特性进行测试。利用ORDEM2000软件计算航天器所在轨道的碎片通量和速度。结合试验结果,计算航天器太阳电池阵因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率。结果太阳电池最大输出功率衰减率与溅射区直径呈二次函数关系,与表面污染率近似相等。未来5年天宫一号所在轨道航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率为0.45%。结论利用该研究结果可以预计航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率,为航天器总体设计提供技术支持。

激光驱动飞片系统模拟空间碎片超高速撞击(英文)

文章介绍了北京卫星环境工程研究所采用激光驱动飞片系统将厚度5μm的铝质飞片发射到8．3 km/s。该驱动系统采用调Q钕玻璃激光,脉宽15ns,最大能量达到20J。针对热控材料、舷窗玻璃及OSR等外部表面功能材料开展了超高速撞击实验研究,取得初步研究结果。实验结果表明激光驱动飞片技术可很好地用于模拟微流星/空间碎片超高速撞击效应研究。

激光冲击驱动飞片成形性能

研究了激光冲击驱动飞片成形中相关工艺参数对成形性能的影响。采用适合高压高应变率的Johnson-Cook模型,基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,数值模拟了激光冲击驱动飞片成形胀形件过程中激光能量、成形模具孔径以及模具圆角率与成形件成形高度的关系。分析表明,随着激光功率密度、成形模具孔径和模具圆角率的增加,胀形件成形高度均随之增加,胀形件的最大成形高度为310.6μm。对厚度为50μm的铜箔材进行了激光冲击驱动飞片成形实验,利用体视显微镜和形貌测量仪对获得的胀形件试样进行了二维和三维形貌测试,验证了数值模型的合理性。本文建立的数值模拟分析方法为激光冲击驱动飞片成形胀形件过程的预测和控制提供了手段。