基于高温原位观测的高速风洞内强激光诱导的瞬态破坏行为研究

建立了一种适用于强激光辐照面的高温原位观测方法,并开展了高速风洞内的激光辐照实验,获得了典型金属材料与复合材料在超声速切向气流条件下的瞬态烧蚀与破坏行为;此外,基于Horn-Schunck光流法分析了各典型材料的烧蚀特征与质点的运动速度,基于粒子图像测速法并结合复合材料铺层结构特征获得了瞬时烧蚀速度。研究结果表明,各材料的动态烧蚀行为有很大差异:在切向气流作用下,熔融态钛合金的流动模式从燕尾状转变为羽翼状,而镍基高温合金则呈雨滴状流动。基于Kelvin-Helmholtz机制分析了切向气流作用下不同金属材料击穿时间存在差异的原因。超高温陶瓷复合材料的热化学烧蚀和机械剥蚀特征与编织结构类型密切相关,并且高激光功率密度条件下的抗激光烧蚀性能与碳纤维含量成正比。