燒蝕模式激光推進(jìn)

內(nèi)容概要

李修乾、陳谷倉編著的《燒蝕模式激光推進(jìn)》介紹了激光推進(jìn)的基本概念和發(fā)展歷程，討論了燒蝕模式激光推進(jìn)的工作機(jī)理，詳細(xì)總結(jié)了固體和液體燒蝕模式激光推進(jìn)的理論和實驗研究成果，建立了激光推進(jìn)理想熱力循環(huán)過程，探討了提高燒蝕模式激光推進(jìn)性能的途徑，以及激光推進(jìn)在微小衛(wèi)星近地軌道發(fā)射、cm級空間碎片主動清除等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景。
《燒蝕模式激光推進(jìn)》可作為航空宇航推進(jìn)理論與工程、工程力學(xué)、激光與物質(zhì)相互作用、工程熱物理等領(lǐng)域研究生和專業(yè)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  激光推進(jìn)的基本概念
    1.1.1  激光推進(jìn)的性能參數(shù)
    1.1.2  激光推進(jìn)的特點
    1.1.3  激光推進(jìn)的分類
  1.2  激光推進(jìn)的發(fā)展歷程
    1.2.1  激光推進(jìn)研究的早期歷史背景
    1.2.2  燒蝕模式激光推進(jìn)
    1.2.3  20世紀(jì)70年代以來激光推進(jìn)的發(fā)展
  參考文獻(xiàn)
第2章  固體燒蝕模式激光推進(jìn)機(jī)理
  2.1  固體燒蝕模式激光推進(jìn)基本工作過程
    2.1.1  物質(zhì)對激光的反射和吸收
    2.1.2  激光引起凝聚態(tài)靶材的汽化和燒蝕
    2.1.3  激光等離子體中自由電子的產(chǎn)生和增長
    2.1.4  激光在等離子體中的傳播和能量吸收
  2.2  固體燒蝕模式激光推進(jìn)推力形成過程
    2.2.1  靶蒸氣的運動
    2.2.2  激光維持的燃燒波和爆轟波
    2.2.3  激光與凝聚態(tài)靶的沖量耦合
  參考文獻(xiàn)
第3章  激光與液體相互作用
  3.1  液體激光擊穿效應(yīng)的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用
  3.2  水性介質(zhì)的擊穿閾值
    3.2.1  理論
    3.2.2  擊穿的定義
    3.2.3  多光子擊穿
    3.2.4  級聯(lián)擊穿
    3.2.5  參數(shù)對激光擊穿閾值的影響
    3.2.6  小結(jié)
  3.3  等離子體在水性介質(zhì)中的膨脹和噴射
    3.3.1  理論研究
    3.3.2  實驗測試
  3.4  水性介質(zhì)激光擊穿導(dǎo)致的力學(xué)效應(yīng)
    3.4.1  力學(xué)效應(yīng)綜述
    3.4.2  力學(xué)效應(yīng)的理論研究
    3.4.3  氣蝕空泡理論
    3.4.4  沖擊波理論
    3.4.5  理論在實驗中的應(yīng)用
  參考文獻(xiàn)
第4章  固體燒蝕模式激光推進(jìn)
  4.1  實驗研究方法
    4.1.1  TOF
    4.1.2  高速相機(jī)測試法
    4.1.3  懸擺法
    4.1.4  壓電傳感器推力測試法
    4.1.5  位移測試法
  4.2  常見金屬和半導(dǎo)體材料的推進(jìn)性能
  4.3  激光燒蝕聚合物研究
    4.3.1  材料的特性
    4.3.2  實驗方法
    4.3.3  推進(jìn)性能
  4.4  飛秒激光燒蝕固體
  4.5  推力器構(gòu)形對推進(jìn)性能的影響
  參考文獻(xiàn)
第5章  液體燒蝕模式激光推進(jìn)
  5.1  液體燒蝕模式激光推進(jìn)性能理論模型
    5.1.1  推進(jìn)性能與激光參數(shù)之間的關(guān)系
    5.1.2  計算結(jié)果
    5.1.3  最優(yōu)輻照能量密度
  5.2  水的激光推進(jìn)性能
    5.2.1  約束靶材對推進(jìn)性能的影響
    5.2.2  液面形狀對推進(jìn)性能的影響
  5.3  冰的激光推進(jìn)性能
  5.4  水滴的激光推進(jìn)性能
    5.4.1  多脈沖激光推進(jìn)性能
    5.4.2  噴管構(gòu)形和聚焦位置對推進(jìn)性能的影響
  5.5  液膜的激光推進(jìn)性能
  5.6  高性能工質(zhì)設(shè)計
  參考文獻(xiàn)
第6章  燒蝕模式激光推進(jìn)性能理論研究
  6.1  推進(jìn)性能參數(shù)理論分析
  6.2  化學(xué)火箭的理想熱力學(xué)循環(huán)過程
    6.2.1  基本假設(shè)
    6.2.2  熱效率
  6.3  激光推進(jìn)的理想熱力學(xué)循環(huán)過程
    6.3.1  能量轉(zhuǎn)化過程
    6.3.2  基本假設(shè)和理想熱力循環(huán)過程
  6.4  提高推進(jìn)性能的幾種方法
    6.4.1  摻雜金屬粉末等材料
    6.4.2  選擇含能材料
    6.4.3  液膜
  6.5  小結(jié)
  參考文獻(xiàn)
第7章  激光推進(jìn)的應(yīng)用前景
  7.1  微小衛(wèi)星的近地軌道發(fā)射
    7.1.1  垂直推進(jìn)實驗
    7.1.2  微小衛(wèi)星近地軌道發(fā)射成本
  7.2  微小衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制
  7.3  高超聲速飛行器減阻
  7.4  cm級空間碎片的激光主動清除
    7.4.1  開展空間碎片主動清除研究工作的迫切性
    7.4.2  Orion系統(tǒng)的組成和基本原理
    7.4.3  激光參數(shù)的選擇
    7.4.4  激光作用下的碎片軌道動力學(xué)
    7.4.5  空間碎片的地基激光監(jiān)測
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   對水性介質(zhì)激光擊穿的實驗和理論研究主要集中在以下3個方面： （1）眼睛和水性介質(zhì)的擊穿閾值，以及擊穿閾值對介質(zhì)和光束性質(zhì)的依賴關(guān)系； （2）擊穿產(chǎn)生的等離子體的特性及其隨時間的發(fā)展變化規(guī)律； （3）等離子體衰減后出現(xiàn)的氣泡和沖擊波現(xiàn)象。 3.2水性介質(zhì)的擊穿閾值 級聯(lián)電離和多光子電離過程都依賴于穿過擊穿區(qū)域的光束強(qiáng)度（單位時間通過單位面積的能量）。激光擊穿閾值既與介質(zhì)的性質(zhì)（電離能、雜質(zhì)的能級）有關(guān)，又與光束的性質(zhì)有關(guān)（波長、脈沖寬度、聚焦區(qū)的光束直徑）有關(guān)。對激光擊穿特性的任何實驗研究，閾值的測量都是很重要的一步，也是第一步。簡言之，擊穿閾值的計算對于任何一個理論模型而言都是一個重要目標(biāo)；即使最復(fù)雜的模型，比如對玻耳茲曼方程的數(shù)值求解，或者對非線性薛定諤方程與速率方程聯(lián)立方程組的數(shù)值求解，都是為了研究等離子體的產(chǎn)生，在求解過程中也計算了等離子體濃度的時空分布。 人們已經(jīng)對眼睛和水性介質(zhì)的擊穿閾值進(jìn)行了很多理論模擬和實驗測試，我們將對過去和現(xiàn)在人們在本領(lǐng)域的研究工作進(jìn)行概括總結(jié)。本書主要是研究超短脈沖在眼睛中引致的激光擊穿，因此大多數(shù)研究集中在脈寬為ns、ps和fs量級的可見光和近紅外光束。我們將首先討論水性介質(zhì)激光擊穿的理論模型，然后給出實驗數(shù)據(jù)以及實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果的比較。

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