固体发动机羽烟的激光透过率测试

为获得羽烟对激光透过率的影响,用烟箱法对2种配方的缩比发动机羽烟在1.06μm、10.6μm激光波段的透过率进行测试。采用1.064μm激光调制发射、接收、数据采集系统对1.06μm激光波段烟雾透过率测试;用黑体、光谱辐射计、数据采集系统可测出2μm^13μm的光学透过率,从中提出10.6μm激光波段烟雾透过率,得到不同推进剂配方、不同烟雾浓度情况下10.6μm光波和1.06μm光波的烟雾透过率测试数据。烟箱1.8 m烟道上的测试数据表明:配方2推进剂优于配方1推进剂,10.6μm光波的烟雾透过率96%~97%大于1.06μm光波的烟雾透过率92%~93%。

装药排气羽烟激光透过率研究

采用固体发动机装药排气羽烟激光测试系统,测试了某激光制导导弹装药排气羽烟的激光透过率。分析了点火药、包覆层、推进剂对装药激光透过率的影响。结果表明,用黑火药作点火药时,少量的黑火药对排气激光透过率有明显的影响;采用醋酸纤维素包覆层的装药排气激光透过率较低。指出了在包覆层配方设计时,应选择氮、氧含量较高的聚氨酯高聚物基体,加入N、O含量高的有机填料,以减少包覆层在推进剂燃烧时的烟雾,从而提高装药的激光透过率。当推进剂配方中不含铝、镁等金属添加剂时,添加少量、高效的催化剂以及低分子量、高含氧量的增塑剂,可以提高装药的激光透过率。

固体发动机羽烟的激光透过率动态测试

文章分析了固体发动机羽烟对激光的衰减原理,提出了采用双光源透射法对固体发动机羽烟透过率进行动态测试的方法,介绍了1064nm激光羽烟动态测试系统的结构和光电检测原理。经实验标定,测量误差达1%,通过现场测试表明,该系统满足了发展低特征信号推进剂研究的需要。

纳秒激光毫米级光斑辐照典型金属材料冲量耦合特性

利用纳秒脉冲激光器对典型金属材料在毫米级烧蚀光斑尺寸下的冲量耦合特性进行了实验研究。基于典型扭摆测量系统测量激光烧蚀产生的冲量特性,采用局部最小二乘法平移拟合的方法,对扭摆振动产生的微小位移实验数据进行了预处理,避免了噪声对冲量测量的干扰。设计了一种毫米量级烧蚀光斑尺寸测量方法。在此基础上,实验获得了毫米量级光斑辐照金属靶材Al 5A06、TC4、30CrMnSiA的冲量,研究结果表明,在相同能量密度的情况下,钛合金TC4对应的冲量最大,TC4获得的最大冲量耦合系数大于Al 5A06和30CrMnSiA,其对应的最优能量密度却是三种材料中最小的。为了分析烧蚀羽流对冲量耦合特性的影响,估算了不同能量密度对应的羽流透射率,计算结果表明,当羽流透射率低于0.3时,大量的入射激光能量被羽流吸收,导致冲量耦合系数的下降。

气流环境中碳纤维/环氧树脂复合材料烧蚀羽烟对激光透射率的影响

研究了气流环境下碳纤维/环氧树脂复合材料激光烧蚀羽烟对透射率的影响。由射流理论得到光学路径长度关系式,由碳纤维/环氧树脂复合材料的激光烧蚀模拟得到羽烟密度及速度关系式,进而利用Lambert-Beer定律得到了羽烟透射率的计算模型。利用模型计算了激光辐照过程中的羽烟透射率,并与实验结果进行比较,验证了模型的合理性。进一步计算了外部参数对激光透射率的影响,计算结果表明,激光辐照开始后,热解区域在表面,烟气易于逸出,透射率快速下降到最低值,随后热解区域内移,由于材料渗透率较低,烟气逸出困难,透射率逐渐回升;激光功率密度越大,最小透射率越低,辐照期间的平均透射率越低;气流速度较大时,整个辐照期间的透射率都较高;总功率一定时,光斑半径越大,最小透射率越高,辐照期间的平均透射率越低。