强激光对飞行器的毁伤效应PDF电子书下载

第1章 美国战略防御概念的演变 1

1.1 引言 1

1.2 “卫兵”反导系统回顾（以核反核） 1

1.3 星球大战计划（SDI）是核均势的产物 3

1.4 星球大战计划（SDI）的多层防御方案 4

1.5 激光武器的优越性 6

1.6 激光武器的发展——从神话逐步走向现实 8

1.6.1 天基激光武器（SBL）反导反卫发展概况 8

1.6.2 机载激光武器（ABL）发展概况 9

1.6.3 舰载激光武器发展概况 12

1.6.4 地基激光武器（GBL）发展概况 13

1.6.5 车载激光武器发展概况 14

1.7 激光杀伤能力判别式 15

1.7.1 几个常用术语 15

1.7.2 激光杀伤能力判别式 18

参考文献 20

第2章 激光与材料的相互作用 21

2.1 引言 21

2.2 材料对激光吸收的一般规律 22

2.3 影响材料吸收率的因素 25

2.3.1 温度对金属光学特性的影响 25

2.3.2 波长对吸收率的影响 27

2.3.3 熔化对吸收率的影响 28

2.3.4 激光功率密度对材料吸收率的影响 29

2.3.5 材料表面状况对吸收率的影响 30

2.4 激光与材料的热耦合——等离子体效应 37

2.4.1 空气击穿的激光阈值估算 37

2.4.2 激光诱发等离子体——LSAW 38

2.4.3 CO2激光同材料的热耦合 40

2.4.4 钕玻璃激光同金属的热耦合 43

2.4.5 HF激光与金属的热耦合—等离子体吸收增强与屏蔽效应 45

2.4.6 HF辐照下金属的等离子体引燃时间 50

2.4.7 激光的等离子点燃阈值 50

参考文献 52

第3章 激光辐照对材料的加热与损伤 54

3.1 概述 54

3.2 热传导方程的一般形式 55

3.3 半无限厚物体的温度场 56

3.4 无限大的有限厚度平板的温度场 59

3.5 激光辐照引起的材料熔化和汽化 61

3.5.1 一维平面传热情况 61

3.5.2 烧穿时间估算 64

3.5.3 切向气流对激光辐照平板温度的影响 68

3.5.4 切向气流对烧穿时间的影响——毛细柱／液珠迁移机理 70

3.5.5 重力引起熔质的迁移与熔穿 79

3.6 激光辐照下的材料力学性能 80

3.6.1 激光辐照下材料的热软化现象 81

3.6.2 激光辐照下材料力学性能的下降 82

参考文献 92

第4章 激光辐照下简单结构的响应与毁伤 94

4.1 概述 94

4.2 激光辐照下薄圆钢板的热应力损伤 95

4.3 预应力板在激光辐照下的强度下降——理论与试验 98

4.4 预应力铝板在激光辐照后的剩余强度 102

4.5 预应力对激光辐照下板断裂时间的影响及预应力重新分配 104

4.6 激光辐照与横向压力联合作用下圆板的几种失效模式 107

4.7 激光辐照下的压杆屈曲试验 108

4.8 单向拉伸铝板在激光辐照下的两种破坏模式 110

4.9 轴压圆筒壳在CW激光辐照下的屈曲失效 112

4.10 轴压圆筒壳在激光辐照下的试验相似准则——Ⅱ定律 116

参考文献 120

第5章 陶瓷材料的破裂强度及其激光损伤 121

5.1 引言 121

5.2 陶瓷材料对激光的吸收与反射 122

5.3 陶瓷材料的热物理性能 124

5.3.1 熔点 124

5.3.2 陶瓷材料的热容 126

5.3.3 陶瓷材料的热膨胀 128

5.3.4 陶瓷材料的热传导 134

5.4 陶瓷材料的力学性能 143

5.4.1 弹性性能与弹性模量 143

5.4.2 陶瓷材料的强度与断裂韧性 149

5.4.3 影响陶瓷材料强度的因素 152

5.5 陶瓷材料的热稳定性 156

5.5.1 热应力 157

5.5.2 第一抗热震（TSR）因子 158

5.5.3 第二抗热震因子 159

5.5.4 热环境对抗热震因子的影响 163

5.5.5 第三抗热震因子 166

5.5.6 热震损伤理论（thermal shock damage theory） 167

5.5.7 抗热震统一理论 168

5.5.8 提高抗热震能力的措施 169

5.6 断裂强度的统计特性——Weibull分布 169

5.6.1 Weibull分布函数 169

5.6.2 Weibull函数中的m和σ0的求法 172

5.6.3 断裂强度的体积效应 173

5.7 激光辐照下陶瓷的损伤机理与破坏阈值 174

5.7.1 石英玻璃的激光损伤机理 175

5.7.2 熔融硅的激光损伤阈值 177

5.7.3 微爆炸损伤理论 179

5.7.4 熔融硅在激光辐照下的微坑生成与定标关系 183

5.7.5 应力松弛引起的破坏 185

5.7.6 天线窗材料蓝宝石的热断裂统计强度 186

参考文献 190

第6章 激光辐照引起的喷射冲量与冲击效应 192

6.1 引言 192

6.2 激光辐照引起的层裂破坏 193

6.3 冲量耦合系数 197

6.3.1 1.06/10.06μm激光的冲量耦合系数 197

6.3.2 0.694 μm激光的冲量耦合系数 200

6.3.3 2.8μm激光的冲量耦合系数 201

6.3.4 2.8/3.8μm激光的冲量耦合系数 205

6.3.5 0.532μm激光的冲量耦合系数 207

6.3.6 0.35 μm激光的冲量耦合系数 210

6.3.7 0.308μm激光的冲量耦合系数 213

6.3.8 冲量耦合系数的定标律 215

6.4 喷射冲量引起的结构毁伤 218

参考文献 226

第7章 激光辐照下复合材料与其结构的热／力学响应 228

7.1 概述 228

7.2 有效烧蚀热Q＊的定义 232

7.3 烧蚀型复合材料的有效烧蚀热Q＊ 234

7.3.1 ATJ和C/Ph的有效烧蚀热 234

7.3.2 圆柱形ATJ石墨的有效烧蚀热 236

7.3.3 人造石墨的有效烧蚀热 237

7.3.4 碳／碳复合材料有效烧蚀热的理论值 238

7.4 结构型复合材料在激光辐照下的烧蚀特性 239

7.4.1 环氧树脂在激光辐照下的热学特性 239

7.4.2 C/E复合材料在RPL辐照下的烧蚀热特性 242

7.4.3 烧蚀前K/E对1.06μm激光的吸收特性 245

7.4.4 K/E和C/E对CW COIL辐照的烧蚀阈值与吸收特性 247

7.4.5 K/E和C/E与CW COIL辐照时耦合特点之差异 251

7.4.6 K/E和Gr/E之吸收率与烧蚀热 252

7.4.7 K/E复合材料的有效烧蚀热 255

7.4.8 复合材料的层裂与剥蚀 257

7.4.8.1 玻璃钢和K/E复合材料的有效烧蚀热 257

7.4.8.2 C/Ph的机械剥蚀阈值功率密度 258

7.5 物理／力学／数学模型 261

7.5.1 概述 261

7.5.2 聚合物基体复合材料热解膨胀的一维数学模型 263

7.5.3 控制体积法——体积烧蚀的物理／力学模型 267

7.5.4 热解炭化材料的膨胀模型与其试验技术 270

7.5.5 C/Ph复合材料烧蚀过程的一维热应力分析 277

7.5.6 激光局部加热下复合材料的热／机械行为 280

7.5.7 复合材料圆筒壳结构在外部均匀加热下的热／机械破坏行为 291

7.6 复合材料的高温物理性能 298

7.6.1 三向编织C/C的热物理性能 298

7.6.2 三维C/C复合材料的热物理性能试验 299

7.6.3 ATJ石墨的热物理性能 303

7.6.4 C/Ph复合材料的热物理性能 303

7.6.5 AS/3501-6复合层板在激光辐照下的热物理性能 305

7.6.6 复合材料与金属热物理性能的比较 309

7.6.7 AS4/3501-6在太阳炉热辐照下的热物理性能试验 312

7.7 复合材料的高温力学性能 314

7.7.1 烧蚀相变过程中几种材料的高温力学性能理论预示结果 314

7.7.2 Gr/E高温力学性能下降 319

7.7.3 三种复合材料的CW激光辐照试验结果——拉伸强度下降 320

7.7.4 K/E受激光辐照的损伤机理 321

7.7.5 复合材料的湿度效应 323

7.7.6 预应力Gr/E复合层板在高温下的失效（Gr/E复合材料的高温力学性能） 323

7.7.7 AS/3501-6（Gr/E）层板的高温性能（试验与分析） 326

7.7.8 热解损伤与烧蚀损伤的比较 329

参考文献 338

第8章 激光辐照下充压圆筒壳的毁伤效应 342

8.1 概述 342

8.2 高能激光摧毁大力神Ⅰ导弹壳体的试验 342

8.3 激光辐照下充压筒壳试验的缩比准则——Ⅱ定律 344

8.4 充压铝圆筒壳受激光辐照的爆裂破坏试验 348

8.5 光斑中心是最易萌生裂纹的地方 351

8.6 充压钢制圆筒壳激光辐照试验与结果分析——多种破坏模式 355

8.7 激光辐照下充压筒壳动态爆裂的数值模拟 364

8.7.1 最大径向位移失效准则 364

8.7.2 光斑中心外鼓／裂纹现象理论解释 366

8.7.3 动态爆裂过程的数值模拟——临界内压 367

8.7.4 激光空间均匀分布与高斯分布的影响 369

8.7.5 确定裂纹萌生部位与裂纹萌生条件的比环向应力方法 372

8.7.6 三维离散元法——动态破坏的全过程处理 376

参考文献 379

第9章 激光辐照引起的板壳动响应 381

9.1 引言 381

9.2 激光辐照下厚板的热弹性弯曲运动 381

9.3 脉冲激光辐照引起充压圆筒壳的动态响应 387

9.4 激光辐射下圆筒壳振动特性的变化 394

参考文献 401

第10章 结构易损伤评估 402

10.1 引言 402

10.2 导弹弹体结构的生存能力 403

10.3 实例——激光辐照下充压筒壳的爆裂概率 405

10.3.1 激光束／筒形表面的耦合 406

10.3.2 受照壳壁的温升 408

10.3.3 受辐照壳壁材料的强度下降与韧性增强 410

10.3.4 受辐照筒壳壁的外凸和裂纹萌生 413

10.3.5 裂纹增长扩展成临界裂纹长度 414

10.3.6 筒壳爆裂条件（准则） 415

10.3.7 筒壳的爆裂概率 416

10.3.8 算例 417

10.4 抗激光加固技术途径 421

参考文献 424