吸气式脉冲激光推进导论PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 激光推进概述 1

1.1.1 概念与特点 1

1.1.2 物理力学过程 5

1.1.3 激光推进的推进性能参数 7

1.2 国内外研究现状 8

1.2.1 实验与理论研究进展 9

1.2.2 技术成熟度分析 16

1.2.3 应用前景 17

相关知识 19

参考文献 23

第2章 气体中的激光击穿和能量沉积 26

2.1 激光及激光特性 26

2.1.1 激光及激光器分类 26

2.1.2 激光性能参数 27

2.1.3 激光特性 28

2.1.4 激光束的聚焦特性 31

2.2 气体主要性质 34

2.2.1 气体的可压缩性与热膨胀性 34

2.2.2 气体的输运性质 36

2.3 高温气体中光的吸收和发射 39

2.3.1 气体对激光的吸收和发射机制 39

2.3.2 短距离传输激光的吸收系数计算模型 42

2.4 激光大气传输的线性效应 51

2.4.1 大气折射 51

2.4.2 大气吸收 52

2.4.3 大气散射 54

2.4.4 大气湍流效应 57

2.5 激光大气传输的非线性效应 59

2.5.1 热晕 59

2.5.2 大气击穿 61

2.5.3 受激拉曼散射 62

2.6 激光束的聚焦和激光击穿 63

2.6.1 激光击穿及击穿阈值 63

2.6.2 气体对激光束的吸收及气体的加热 66

2.7 激光的吸收和激光能量沉积 68

2.7.1 光子能量较小时激光的吸收系数 68

2.7.2 光子能量较大时激光的吸收系数 70

2.7.3 激光能量沉积 71

相关知识 72

参考文献 78

第3章 激光击穿和能量沉积引起的力学效应 80

3.1 激光等离子体和激光维持的吸收波 80

3.1.1 激光等离子体 80

3.1.2 激光等离子体对能量沉积的作用 82

3.1.3 激光维持的吸收波形成机制 83

3.1.4 激光维持的燃烧波和爆轰波的判别和转化 83

3.2 激光维持的吸收波的演化 84

3.2.1 激光维持的吸收波演化过程的气体动力学分析 84

3.2.2 激光维持的燃烧波的演化过程 88

3.2.3 激光维持的爆轰波的演化过程 90

3.2.4 激光维持的爆轰波速度 93

3.3 激光维持的爆轰波的稳定传播 95

3.3.1 CJ点的激光维持的爆轰波速度 95

3.3.2 激光维持的爆轰波稳定传播的条件 98

3.3.3 影响激光维持的爆轰波稳定传播的因素 99

3.4 激光维持的爆轰波前后熵和能量的变化 100

3.4.1 熵在激光维持的爆轰波能量曲线上的变化 100

3.4.2 熵在激光维持的爆轰波波速线上的变化 101

3.4.3 能量在波速线和能量曲线上的变化 101

3.5 离解和电离对激光维持的爆轰波的影响 102

3.5.1 双原子分子离解对气体内能和压强的影响 102

3.5.2 原子的电离对气体内能和压强的影响 103

3.5.3 库仑作用对激光维持的爆轰波的影响 104

3.5.4 粒子数对激光维持的爆轰波的影响 105

3.6 激波及激波相互作用 106

3.6.1 激波的基本性质 106

3.6.2 激波的相互作用 111

3.6.3 初始间断分解 117

相关知识 121

参考文献 126

第4章 含激光能量沉积流场的基本方程 127

4.1 热力学基本概念 127

4.1.1 热力学状态和过程 127

4.1.2 热力学定律和基本方程 131

4.1.3 完全气体的热力学特性 134

4.1.4 化学热力学简介 135

4.1.5 声速和马赫数 136

4.2 高温气体热力学性质及空气状态方程 138

4.2.1 比热容和粒子数不变的理想气体 138

4.2.2 用统计求和法计算热力学函数 140

4.2.3 双原子分子的离解 141

4.2.4 电离和电子激发 142

4.2.5 多次电离范围内的近似计算方法 144

4.2.6 稀薄电离气体的状态方程 146

4.2.7 稠密高温气体的状态方程 147

4.2.8 高温平衡气体的状态方程 149

4.3 流体力学方程组 151

4.3.1 理想流体 151

4.3.2 间断面及其分类 152

4.3.3 黏性流体 154

4.3.4 自然坐标系与特征线方法 156

4.4 光辐射及辐射输运方程 159

4.4.1 光辐射描述 159

4.4.2 辐射输运方程 160

4.4.3 光学厚条件下辐射输运方程的简化 163

4.4.4 光学薄条件下辐射输运方程的简化 165

4.4.5 光线追踪激光辐射输运方程的简化 167

4.5 辐射流体动力学方程组 167

4.5.1 高温气体的辐射和辐射热交换 169

4.5.2 辐射流体动力学方程组及其简化形式 172

4.5.3 计算结果 175

相关知识 178

参考文献 180

第5章 吸气式脉冲激光推进机理及推进性能 182

5.1 吸气式脉冲激光推进机理概述 182

5.2 能量沉积机理 183

5.2.1 激光聚焦空气击穿过程 183

5.2.2 激光维持的吸收波的形成及演化过程 184

5.3 推力形成机理 186

5.3.1 激波在流场中的传播过程 186

5.3.2 流场与抛物面的冲量耦合过程 189

5.4 典型圆锥形喷管的推进性能和相似律 194

5.4.1 圆锥形喷管的推进性能 194

5.4.2 圆锥形喷管的相似律 213

5.4.3 理论模型的局限性 222

5.5 吸气式脉冲激光推进的高度特性 223

5.5.1 国内外的高度特性实验数据分析 224

5.5.2 高度特性的理论研究 225

5.5.3 高度特性的机理 227

5.5.4 高度特性规律 229

相关知识 229

参考文献 232

第6章 吸气式脉冲激光推进中物理力学量的测量方法 235

6.1 测量参数及测量方法 235

6.2 激光能量加载系统与激光参数测量方法 235

6.2.1 激光器及光学系统 236

6.2.2 激光能量及波形测量系统 237

6.3 力学性能参数测量方法及系统 240

6.3.1 冲击摆冲量测试方法及系统 242

6.3.2 瞬态推力测试方法与系统 248

6.3.3 瞬态压力测试方法与系统 257

6.4 激光等离子体瞬态温度测量方法 262

6.4.1 测温系统 263

6.4.2 测温原理 266

6.4.3 图像预处理 271

6.4.4 标定实验 273

6.4.5 温度测量实验 277

6.5 瞬态流场的光学测量方法 284

6.5.1 流场参数诊断系统的特点 285

6.5.2 纹影技术基本原理 288

6.5.3 纹影实验系统 291

6.5.4 时序关系 293

6.5.5 爆轰波或激波速度求解的数据处理 295

相关知识 297

参考文献 299