霧化水滴激光推進(jìn)性能

內(nèi)容概要

李修乾所著的《霧化水滴激光推進(jìn)性能》主要研究了霧化水滴的激光推進(jìn)性能。從目前水工質(zhì)激光推進(jìn)研究工作的現(xiàn)狀分析出發(fā)，闡述了選擇霧化水滴作為工質(zhì)的原因，理論分析了水工質(zhì)激光推進(jìn)的工作原理，設(shè)計(jì)了霧化水滴推進(jìn)性能研究方案，深入系統(tǒng)地開(kāi)展了霧化水滴激光推進(jìn)的比沖、沖量耦合系數(shù)和能量轉(zhuǎn)化效率等推進(jìn)性能的研究，最后開(kāi)展了水工質(zhì)激光推力器的概念設(shè)計(jì)研究。
《霧化水滴激光推進(jìn)性能》可作為航空宇航推進(jìn)理論與工程、光學(xué)工程、力學(xué)等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考書。

作者簡(jiǎn)介

李修乾，1977年2月出生，山東新泰人，中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院副教授，工學(xué)博士，總裝備部“雙百計(jì)劃”青年科技英才培養(yǎng)對(duì)象。10余年以來(lái)，一直從事激光與物質(zhì)相互作用、激光推進(jìn)等研究工作。獲得軍隊(duì)科技二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明專利7項(xiàng)，參編專著4部，在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)會(huì)議和專業(yè)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，被SCI、EI、ISTP等三大國(guó)際權(quán)威檢索系統(tǒng)收錄20余篇。

書籍目錄

第1章 緒論
  1.1 激光推進(jìn)概述
    1.1.1 激光推進(jìn)的特點(diǎn)
    1.1.2 激光推進(jìn)的分類
    1.1.3 激光推進(jìn)的性能參數(shù)
    1.1.4 應(yīng)用前景
  1.2 水工質(zhì)激光推進(jìn)研究現(xiàn)狀
    1.2.1 日本學(xué)者的研究結(jié)果與分析
    1.2.2 美國(guó)學(xué)者的研究結(jié)果與分析
    1.2.3 國(guó)內(nèi)的研究工作
    1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果小結(jié)
  1.3 目前研究工作中存在的突出問(wèn)題
  1.4 提高水工質(zhì)激光推進(jìn)性能的建議
    1.4.1 冰和水的推進(jìn)性能對(duì)比
    1.4.2 提高水工質(zhì)激光推進(jìn)性能的可能途徑
    1.4.3 激光輻照水滴產(chǎn)生推力過(guò)程的簡(jiǎn)單分析
  1.5 本書的研究?jī)?nèi)容
第2章 水工質(zhì)激光推進(jìn)性能理論分析
  2.1 引言
  2.2 脈沖CO2激光與水滴相互作用過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
  2.3 水滴的爆炸閾值和擊穿閾值
    2.3.1 爆炸閾值
    2.3.2 擊穿閾值
  2.4 水工質(zhì)激光推進(jìn)機(jī)理定性分析
  2.5 能量密度對(duì)推進(jìn)性能的影響
    2.5.1 理論模型
    2.5.2 計(jì)算結(jié)果
    2.5.3 最優(yōu)輻照能量密度
    2.5.4 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
  2.6 小結(jié)
第3章 實(shí)驗(yàn)研究方案設(shè)計(jì)
  3.1 激光光源的選擇
    3.1.1 激光推進(jìn)對(duì)激光光源的要求
    3.1.2 典型高功率激光器對(duì)比分析
    3.1.3 脈沖TEA CO2激光器
  3.2 激光推力器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)加工
    3.2.1 典型連續(xù)波和脈沖激光推力器結(jié)構(gòu)
    3.2.2 拋物形激光推力器實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?br />  3.3 工質(zhì)注入系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.3.1 引言
    3.3.2 系統(tǒng)組成和工作原理
    3.3.3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    3.3.4 流量特性
    3.3.5 工質(zhì)注入與激光脈沖輸出同步問(wèn)題
  3.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案的確定
    3.4.1 常用測(cè)試方法對(duì)比分析
    3.4.2 壓電傳感器推力測(cè)試方案
  3.5 小結(jié)
第4章 水滴霧化性能參數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
  4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
  4.2 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)
  4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
  4.4 小結(jié)
第5章 水滴霧化特性對(duì)拋物形噴管推進(jìn)性能的影響
  5.1 實(shí)驗(yàn)裝置
  5.2 沖量耦合系數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.2.3 國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果對(duì)比分析
  5.3 比沖和能量轉(zhuǎn)化效率的研究結(jié)果
    5.3.1 比沖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.3.2 能量轉(zhuǎn)化效率的研究結(jié)果
  5.4 與國(guó)外研究結(jié)果的對(duì)比分析
  5.5 水滴的霧化特性分布函數(shù)
  5.6 小結(jié)
第6章 錐形噴管的水工質(zhì)激光推進(jìn)性能實(shí)驗(yàn)研究
  6.1 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)
    6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    6.1.2 錐形噴管設(shè)計(jì)
  6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    6.2.1 沖量耦合系數(shù)和比沖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    6.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析
  6.3 流場(chǎng)演化過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究
    6.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    6.3.3 推力產(chǎn)生過(guò)程分析
    6.3.4 多脈沖推進(jìn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
  6.4 水工質(zhì)激光推進(jìn)性能的討論
    6.4.1 無(wú)量綱相似因子
    6.4.2 霧化水滴的激光推進(jìn)性能參數(shù)理論分析
  6.5 小結(jié)
第7章 水工質(zhì)激光推力器概念設(shè)計(jì)
  7.1 設(shè)計(jì)方案
    7.1.1 典型脈沖激光推力器推進(jìn)性能對(duì)比分析
    7.1.2 聚焦方式的選擇
    7.1.3 聚焦光學(xué)系統(tǒng)和噴管分離的設(shè)計(jì)方案
    7.1.4 水工質(zhì)激光推力器構(gòu)形設(shè)計(jì)
  7.2 聚焦光學(xué)系統(tǒng)熱效應(yīng)計(jì)算
    7.2.1 二維軸對(duì)稱熱傳導(dǎo)方程
    7.2.2 計(jì)算結(jié)果
  7.3 拋物形噴管開(kāi)口尺寸對(duì)推進(jìn)性能的影響
  7.4 質(zhì)注入系統(tǒng)的改進(jìn)
  7.5 小結(jié)
第8章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   激光與工質(zhì)相互作用并將激光能量轉(zhuǎn)化為飛行器動(dòng)能的過(guò)程是實(shí)現(xiàn)激光推進(jìn)的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。這一過(guò)程的準(zhǔn)確描述對(duì)于揭示激光推進(jìn)過(guò)程中的能量沉積和轉(zhuǎn)化原理從而提高推進(jìn)性能參數(shù)是至關(guān)重要的。 令人欣慰的是，激光與物質(zhì)相互作用一直是激光應(yīng)用研究工作者非常關(guān)注的基礎(chǔ)問(wèn)題之一。由于激光武器研究工作等需求的牽引和研究人員的重視，激光與氣態(tài)和固態(tài)物質(zhì)相互作用研究起步較早，至今已經(jīng)取得了非常豐碩的研究成果，對(duì)應(yīng)的理論和體系也較為完整。在吸收借鑒激光與氣體和固體相互作用研究工作的基礎(chǔ)上，學(xué)者們將空氣和固體用作工質(zhì)，進(jìn)行了大量較為深入的激光推進(jìn)實(shí)驗(yàn)和理論研究工作。 20世紀(jì)90年代，激光在液體介質(zhì)以及眼睛中引致的擊穿效應(yīng)引起了國(guó)外生物物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究人員的濃厚興趣；并在實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論研究方面開(kāi)展了大量研究工作。但是與對(duì)氣體和固體擊穿效應(yīng)的研究相比較而言，人們對(duì)液體激光擊穿現(xiàn)象的研究明顯滯后。 相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者們?cè)谝后w激光擊穿閾值的理論模型、激光支持等離子體在液體中的膨脹和發(fā)光現(xiàn)象、氣蝕空泡和液體射流現(xiàn)象等方面做了大量研究工作。 圍繞水滴的激光擊穿閾值、激光與水滴相互作用產(chǎn)生的激波等現(xiàn)象，學(xué)者們開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究工作。 雖然學(xué)者們已經(jīng)在激光與液體相互作用領(lǐng)域做了大量研究工作，但是還不夠系統(tǒng)和深入，相關(guān)的理論和體系都尚需完善。同時(shí)因?yàn)閼?yīng)用背景的不同，目前激光與液體相互作用領(lǐng)域的研究成果很難對(duì)水工質(zhì)激光推進(jìn)研究工作起到很好的指導(dǎo)作用。 本章將在吸收借鑒激光與液體相互作用領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，討論水滴在激光輻照作用下的物理過(guò)程，定性分析水工質(zhì)激光推進(jìn)機(jī)理；利用簡(jiǎn)化的一維理論模型，討論水工質(zhì)的比沖、沖量耦合系數(shù)。

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