DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量系数

对DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量进行了数值和理论计算,得出入口滞止压力在0.01～0.4MPa之间、喉道半高度在0.1～0.9mm之间的喷管的氘气,氢气和氦气质量流量系数,总结出质量流量系数随入口滞止压力和喉道高度的变化规律,并给出拟合公式,为副喷管的设计提供依据。

DF/HF化学激光器喷管总压损失的数值模拟

DF/HF化学激光器需要体积庞大的压力恢复系统才能够工作。为了综合考虑激光器和压力恢复系统一体化设计,对DF/HF化学激光器的两种喷管的内流场采用了CFD技术进行了模拟,比较了它们的总压损失的差别和内流场的不同,并讨论了这种不同对整个激光器性能的影响。计算结果表明,细喉道的喷管不但有利于减小激光器增益发生器的尺寸,而且它的总压损失近似于标准喷管,从而不会增加激光器后部压力恢复系统的体积。

用LIIF法测量DF/HF化学激光器喷管混合性能的数值分析

激光诱导碘荧光(LIIF)是一种很好的流场测量技术,为了验证该方法测量化学激光器流场混合性能的精度,模拟得到连续波DF HF化学激光器的HYLTE喷管冷流场,并计算了用氦碘混合气体作为氧化剂流、用氦气作为燃料流的HYLTE喷管的流场。通过比较前一流场中的氟原子和后一流场中的碘分子的摩尔百分比分布情况得知,当作为氧化剂流的氦碘混合物中碘的质量百分比在54%左右时,用LIIF法测量DF HF化学激光器喷管的混合情况具有较高的精度。

DF/HF化学激光器关键技术研究状况评析

介绍了燃烧驱动连续波DF/HF化学激光器的基本结构和工作原理,通过对国内外1973年以来大量文献进行分类和总结,对化学动力学和喷管混合性能研究等关键技术展开了较详细的综述、分析。特别从理论模型、试验研究和数值模拟等3个方面对各国喷管混合性能方面的研究状况进行了较全面的归纳总结;指出了国内研究工作的不足之处以及该激光器相关关键技术的进一步发展方向。认为只要攻克这类关键技术,实现该激光器的高效性、紧凑化进而突破其作为战略武器的局限性,则该激光器仍然具有作为高能武器的优势。

连续波DF/HF化学激光器气膜冷却式喷管流场数值分析

在连续波DF/HF化学激光器主喷管收缩段采用气膜冷却方式,从3维离散小孔注入氦气射流以隔离壁面和主气流。通过对3种气膜孔排布方式下喷管内主气流状态进行数值模拟研究,分析氦气与主气流之间的相互作用,比较了不同方式下主气流氟原子冻结效率及壁面冷却效果。考虑到DF/HF化学激光器主喷管结构尺寸较小,采用适当间隔的单排圆孔注入是现实可行的,并有望达到较好的冷却保护效果,从而提高激光器运转效率。

小型电激励连续波HF/DF化学激光器研究进展

小型电激励连续波HF/DF化学激光器具有广泛的用途和重要基础研究价值,本文介绍了四种放电类型的小型电激励连续波HF/DF化学激光器的研究工作,并对各类型激光器的优缺点进行了讨论。

HF/DF化学激光器的研究进展

HF/DF激光器作为光电对抗设备的中波红外备选光源受到研究者的普遍关注。本文对HF/DF激光器几十年的发展进行了回顾和分析,并在此基础上对其未来的发展方向进行了预测和探讨。

连续波DF/HF化学激光器喷管中氟原子复合计算

氟原子是连续波DF/HF化学激光器泵浦反应的重要参与者,其浓度分布尤其直接影响冷反应型激光器的泵浦效率及激射强度。在参与反应之前,氟原子将受到三体复合和壁面复合因素的影响而部分复合为氟分子。研究该因素对氟原子浓度的影响对激光器的分析优化是十分重要的。已有一定的实验方法可对其浓度进行测量研究,并建立了理论模型描述。将其与计算流体力学方法相结合对氟原子分布进行计算,研究了该方法的有效性,并对不同收缩段型面下氟原子复合进行了计算研究。

连续波DF/HF化学激光器收缩段氦气膜注入式新型喷管的理论研究

连续波(CW)DF/HF化学激光器喷管中一般有近20%的氟原子复合为氟分子,这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素。尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位。通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不共明显。结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层,隔离氟原子气流与喷管壁面,实现降低氟原子损耗的目的,同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀。数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率。但注入的氦气将占据部分气流通道,影响主气流在喷管中的传输。在主气流属性保持不变的情况下,喷管出口平面(NEP)上氟原子绝对流率将下降。针对引入的不足,提出了几种改进方案。

美国高能激光武器的发展战略(上篇)

首先介绍了美国高能激光武器的发展战略和高层技术路线 (上篇 )。然后分别评述了近一年来机载战区激光武器、战术高能激光武器和机载战术激光武器、天基激光武器、地基激光反卫星武器和舰载激光武器取得的重大进展 ,分析和讨论了它们面临的技术挑战和可能采取的对策(下篇 )。

美国高能激光武器的发展及其面临的挑战(下篇)

首先介绍了美国高能激光武器的发展战略和高层技术路线 (上篇 )。然后分别评述了近一年来机载战区激光武器 ,战术高能激光武器和机载战术激光武器 ,天基激光武器 ,地基激光反卫星武器和舰载激光武器取得的重大进展 ,分析和讨论了它们面临的技术挑战和可能采取的对策(下篇 )。

燃烧驱动连续波氟化氢(氘)化学激光器——三维列阵小孔喷管研究

文章针对燃烧驱动连续波氟化氢激光器分析了其喷管出口后的混合过程;同时也讨论了喷管设计参数、结构和加氢方式等对激光器输出功率、比功率的影响。实验表明在主喷管和副喷管之间混合距离为1.75mm时,用这种喷管的氟化氢激光器,比功率可达到 130J/g。

气流化学激光理论研究的若干进展

以超声速HF/DF化学激光和超声速氧碘化学激光(COIL)为代表的气流化学激光(GCL),因其科学意义、军事和工业应用价值,近30多年来得到了突飞猛进的发展.由于超声速膨胀混合流在控制强放热反应动力学和热力学过程方面的特殊本领,使气体动力学在高功率GCL的发展中起着关键性的作用.高功率GCL性能的分析计算自然也沿用非平衡气体动力学的方法,假定气流(包括激光能级分子和原子)为连续介质,谱线为均匀加宽,并联立求解气体动力学方程组,增益动力学和基于光强迭加原则的辐射传输诸方程,称为速率方程(RE)模型. 20世纪70年代后期又提出和发展了GCL性能计算的半气体动理学(SGK)模型,在SGK模型中仍假定气流为连续介质,但同时考虑了激光能级分子微观热运动的贡献,谱线加宽的非均匀加宽效应,并用双参数摄动法求解激光能级分子速度分布函数方程组(即广义Boltzmann方程组),因此SGK模型是一个同时考虑宏观和微观尺度运动的跨尺度模型.本文综述RE模型和SGK模型以及用它们预测GCL性能的若干研究进展,同时简评等增益模型和腔模(模图样)理论研究的一些进展.最后从气体动力学的角度提出一些值得进一步研究的课题.

电激励连续波HF/DF激光器放电参数的优化

放电管作为电激励连续波HF/DF激光器的F原子发生器,在整个激光器系统中占有重要地位。目前流行采用的是高压直流电源加镇流电阻的放电模式,典型电参数为接近10kV高电压、百毫安量级的低电流。传统理论和实验结果均认为:放电管F原子产率与放电管注入功率成正比,从而激光器输出功率也应与之成正比。引入不同阻值的镇流电阻,发现对于相同的注入功率,低电压、大电流模式比高电压、小电流模式更容易获得高的功率输出。

DF／HF化学激光器狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计

针对现有大功率DF／HF化学激光器增益发生器存在的喷管喉道烧蚀问题，采用狭缝气膜冷却式喷管实现对喷管壁面和喉道的保护。通过对不同气膜流量下喷管中流场参数的变化进行数值模拟，分析出气膜对主气流流动的影响，并得到气膜、主气流的理论喉道宽度与喷管物理喉道宽度之间的经验关系式，这对于狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计具有指导意义。

化学激光在21世纪的发展和应用前景

激光是20世纪60年代物理学的一项重大成果,也是发展最迅速的一门高技术.今天已深入到科学技术、国民经济及社会生活的各个方面,并随着激光电子产品走入家庭.高强度的激光可用于产品工业加工、驱动核聚变甚至用作激光武器.激光使光谱学和化学获得了新的生命力,是研究微观动力学的有力手段.第三代化学激光武器的诞生,标志着激光技术的应用,尤其激光武器方面的应用,在21世纪将有更广阔的发展前景.

强化学激光器的研究与发展

化学激光器是以释能化学反应提供能源,并且以化学反应产生粒子数反转为基础的。由于化学储能的巨大,这类器件目前输出的连续波功率已达兆瓦级,大大高于所有其他激光器。近年来,由于流动介质均匀性的改善和采用选模能力高的光腔,光束质量亦已达到近衍射极限。近年来的研究集中在发展短波长化学激光体系,从较早的DF(～3.8μm),HF(2.7μm)到近期的O_2-I体系(1.315μm),以及HF的泛频跃迁激光(～1.35μm)。更进一步则希望发展可见光波段的化学激光器。这有可能通过电子激发态的受激辐射实现,但是看来尚需较长时间的努力。