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文檔簡介
1、針對混合型氣動CO2激光器(簡稱MGDL)在單兵戰(zhàn)術激光武器及激光推進領域的應用需求,本文深入細致地研究了多種類型的混合型氣動 CO2激光器噴管及光腔流場特性及小信號增益特性。
采用高速紋影實驗與數(shù)值模擬相結合的方法,研究了基于篩形噴管的混合型氣動CO2激光器光腔中的基本流場特性。
研究了純氮氣條件下混合型氣動 CO2激光器主噴管中氮氣振動能凍結效率的分布規(guī)律,并研究了主噴管入口總溫和總壓對氮氣振動能凍結效率的影響。
2、在此基礎上,進一步研究了燃燒驅動混合型氣動 CO2激光器主噴管中氮氣振動能凍結效率的分布特性,并研究了CO2及H2O含量、主噴管型面等對氮氣振動能凍結效率的影響。
針對某一特定結構參數(shù)的噴管和特定的工作參數(shù),研究了基于篩形噴管的混合型氣動 CO2激光器光腔中的小信號增益分布規(guī)律。在此基礎上,深入研究了主噴管入口總溫、主噴管面積比、副噴管入口總溫、CO2含量、H2O含量、主/副噴管擴張段半錐角、催化劑種類(H2O或He)對光腔中
3、小信號增益系數(shù)的影響規(guī)律及影響機制。
研究了基于“主噴管喉部噴射副氣流”噴管構型的混合型氣動CO2激光器主/副噴管的流場特性、小信號增益系數(shù)在主噴管擴張段及主噴管出口截面的分布規(guī)律。此外,詳細研究了主噴管面積比、副噴管入口總壓、副氣流噴射位置、主/副噴管入口總溫對基于“主噴管喉部噴射副氣流”噴管構型的混合型氣動 CO2激光器小信號增益系數(shù)的影響規(guī)律及影響機制。最后,對基于篩形噴管的混合型氣動CO2激光器及基于“主噴管喉部噴射副
4、氣流”噴管構型的混合型氣動 CO2激光器進行了比較。結果表明:采用“主噴管喉部噴射副氣流”噴管構型時,獲得的小信號增益系數(shù)峰值比采用篩形噴管時高,然而,其小信號增益系數(shù)分布的均勻性不如采用篩形噴管時好。
首次將基于周期性溫度激勵的主動控制技術引入混合型氣動CO2激光器研究,研究了采用周期性溫度激勵時混合型氣動 CO2激光器的混合特性、流場特性及小信號增益分布特性。在此基礎上,詳細研究了激勵幅值、激勵頻率及激勵施加位置對主/副氣
5、流混合特性及激光器小信號增益特性的影響。研究結果表明:在副噴管出口平面施加特定頻率及特定幅值的周期性溫度激勵后,可以顯著增強主/副氣流的混合效果并提高混合噴管中的小信號增益系數(shù);為了在混合噴管出口處獲得最大小信號增益系數(shù),激勵頻率和激勵幅值均存在一個最佳值;與周期性溫度激勵施加在副噴管出口的情形相比,當周期性溫度激勵施加在主噴管出口時,主/副氣流的混合效果變差,小信號增益系數(shù)也明顯降低。
設計了燃燒驅動混合型氣動 CO2激光器
6、的高溫氮氣發(fā)生器方案,包括:(1)選取合適的燃料和氧化劑組合;(2)設計了液態(tài)N2O供應系統(tǒng);(3)設計了基于N2O/C7H8的單噴嘴高溫氮氣發(fā)生器。
通過液態(tài)N2O供應系統(tǒng)試驗,研究了該供應系統(tǒng)的供應特性。試驗結果表明:設計的液態(tài)N2O供應系統(tǒng)能夠實現(xiàn)N2O的液態(tài)供應,且供應系統(tǒng)的流量穩(wěn)定。通過對基于N2O/C7H8的單噴嘴氮氣發(fā)生器的點火試驗,研究了N2O和C7H8在多種富燃工況下的點火和燃燒性能。試驗結果表明:當選取合適
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