霧化水滴激光推進性能

內(nèi)容概要

李修乾所著的《霧化水滴激光推進性能》主要研究了霧化水滴的激光推進性能。從目前水工質(zhì)激光推進研究工作的現(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)激光推進的工作原理，設計了霧化水滴推進性能研究方案，深入系統(tǒng)地開展了霧化水滴激光推進的比沖、沖量耦合系數(shù)和能量轉化效率等推進性能的研究，最后開展了水工質(zhì)激光推力器的概念設計研究。
《霧化水滴激光推進性能》可作為航空宇航推進理論與工程、光學工程、力學等相關專業(yè)技術人員的參考書。

作者簡介

李修乾，1977年2月出生，山東新泰人，中國人民解放軍裝備學院副教授，工學博士，總裝備部“雙百計劃”青年科技英才培養(yǎng)對象。10余年以來，一直從事激光與物質(zhì)相互作用、激光推進等研究工作。獲得軍隊科技二等獎1項，國家發(fā)明專利7項，參編專著4部，在國內(nèi)外重要學術會議和專業(yè)期刊上發(fā)表學術論文30余篇，被SCI、EI、ISTP等三大國際權威檢索系統(tǒng)收錄20余篇。

書籍目錄

第1章 緒論
  1.1 激光推進概述
    1.1.1 激光推進的特點
    1.1.2 激光推進的分類
    1.1.3 激光推進的性能參數(shù)
    1.1.4 應用前景
  1.2 水工質(zhì)激光推進研究現(xiàn)狀
    1.2.1 日本學者的研究結果與分析
    1.2.2 美國學者的研究結果與分析
    1.2.3 國內(nèi)的研究工作
    1.2.4 國內(nèi)外研究結果小結
  1.3 目前研究工作中存在的突出問題
  1.4 提高水工質(zhì)激光推進性能的建議
    1.4.1 冰和水的推進性能對比
    1.4.2 提高水工質(zhì)激光推進性能的可能途徑
    1.4.3 激光輻照水滴產(chǎn)生推力過程的簡單分析
  1.5 本書的研究內(nèi)容
第2章 水工質(zhì)激光推進性能理論分析
  2.1 引言
  2.2 脈沖CO2激光與水滴相互作用過程中的實驗現(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)激光推進機理定性分析
  2.5 能量密度對推進性能的影響
    2.5.1 理論模型
    2.5.2 計算結果
    2.5.3 最優(yōu)輻照能量密度
    2.5.4 與實驗結果的比較
  2.6 小結
第3章 實驗研究方案設計
  3.1 激光光源的選擇
    3.1.1 激光推進對激光光源的要求
    3.1.2 典型高功率激光器對比分析
    3.1.3 脈沖TEA CO2激光器
  3.2 激光推力器實驗模型設計加工
    3.2.1 典型連續(xù)波和脈沖激光推力器結構
    3.2.2 拋物形激光推力器實驗模型
  3.3 工質(zhì)注入系統(tǒng)設計
    3.3.1 引言
    3.3.2 系統(tǒng)組成和工作原理
    3.3.3 系統(tǒng)的硬件設計
    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題
  3.4 實驗測試方案的確定
    3.4.1 常用測試方法對比分析
    3.4.2 壓電傳感器推力測試方案
  3.5 小結
第4章 水滴霧化性能參數(shù)實驗測試
  4.1 設計參數(shù)
  4.2 實驗細節(jié)
  4.3 實驗結果與討論
  4.4 小結
第5章 水滴霧化特性對拋物形噴管推進性能的影響
  5.1 實驗裝置
  5.2 沖量耦合系數(shù)的實驗結果與討論
    5.2.1 實驗結果
    5.2.2 實驗結果分析
    5.2.3 國內(nèi)外研究結果對比分析
  5.3 比沖和能量轉化效率的研究結果
    5.3.1 比沖的實驗結果
    5.3.2 能量轉化效率的研究結果
  5.4 與國外研究結果的對比分析
  5.5 水滴的霧化特性分布函數(shù)
  5.6 小結
第6章 錐形噴管的水工質(zhì)激光推進性能實驗研究
  6.1 實驗細節(jié)
    6.1.1 實驗裝置
    6.1.2 錐形噴管設計
  6.2 實驗結果及分析
    6.2.1 沖量耦合系數(shù)和比沖的實驗結果
    6.2.2 實驗結果誤差分析
  6.3 流場演化過程實驗研究
    6.3.1 實驗裝置
    6.3.2 實驗結果與討論
    6.3.3 推力產(chǎn)生過程分析
    6.3.4 多脈沖推進的實驗結果與分析
  6.4 水工質(zhì)激光推進性能的討論
    6.4.1 無量綱相似因子
    6.4.2 霧化水滴的激光推進性能參數(shù)理論分析
  6.5 小結
第7章 水工質(zhì)激光推力器概念設計
  7.1 設計方案
    7.1.1 典型脈沖激光推力器推進性能對比分析
    7.1.2 聚焦方式的選擇
    7.1.3 聚焦光學系統(tǒng)和噴管分離的設計方案
    7.1.4 水工質(zhì)激光推力器構形設計
  7.2 聚焦光學系統(tǒng)熱效應計算
    7.2.1 二維軸對稱熱傳導方程
    7.2.2 計算結果
  7.3 拋物形噴管開口尺寸對推進性能的影響
  7.4 質(zhì)注入系統(tǒng)的改進
  7.5 小結
第8章 總結
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   激光與工質(zhì)相互作用并將激光能量轉化為飛行器動能的過程是實現(xiàn)激光推進的一個關鍵過程。這一過程的準確描述對于揭示激光推進過程中的能量沉積和轉化原理從而提高推進性能參數(shù)是至關重要的。 令人欣慰的是，激光與物質(zhì)相互作用一直是激光應用研究工作者非常關注的基礎問題之一。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，對應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上，學者們將空氣和固體用作工質(zhì)，進行了大量較為深入的激光推進實驗和理論研究工作。 20世紀90年代，激光在液體介質(zhì)以及眼睛中引致的擊穿效應引起了國外生物物理學、生物醫(yī)學工程和醫(yī)學領域研究人員的濃厚興趣；并在實驗測試和理論研究方面開展了大量研究工作。但是與對氣體和固體擊穿效應的研究相比較而言，人們對液體激光擊穿現(xiàn)象的研究明顯滯后。 相關領域的學者們在液體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，學者們開展了大量實驗和數(shù)值模擬研究工作。 雖然學者們已經(jīng)在激光與液體相互作用領域做了大量研究工作，但是還不夠系統(tǒng)和深入，相關的理論和體系都尚需完善。同時因為應用背景的不同，目前激光與液體相互作用領域的研究成果很難對水工質(zhì)激光推進研究工作起到很好的指導作用。 本章將在吸收借鑒激光與液體相互作用領域研究成果的基礎上，討論水滴在激光輻照作用下的物理過程，定性分析水工質(zhì)激光推進機理；利用簡化的一維理論模型，討論水工質(zhì)的比沖、沖量耦合系數(shù)。

編輯推薦

《霧化水滴激光推進性能》可作為航空宇航推進理論與工程、光學工程、力學等相關專業(yè)技術人員的參考書。

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