第1章 绪论 1
1.1超声速飞行器减阻概述 1
1.1.1超声速空气动力学的三个法则 1
1.1.2阻力的分类 2
1.1.3常用的减阻方法 3
1.2国内外研究现状 5
1.2.1激光等离子体对流动参数的控制机理 5
1.2.2复杂流场瞬态参数诊断和测量方法 7
1.2.3减阻性能指标优化 12
1.3应用前景 17
参考文献 19
第2章 激光空气锥减阻的理论基础 27
2.1激光的基本理论 27
2.1.1激光的定义及激光器分类 27
2.1.2激光的性能参数 27
2.1.3激光的特性 29
2.1.4激光束的聚焦特性 32
2.2超声速流的基本理论 35
2.2.1激波理论 35
2.2.2高超声速流动特征 46
2.3激光能量沉积理论 48
2.3.1空气的光学击穿 48
2.3.2等离子体与激光能量的相互作用 49
2.3.3激光维持的吸收波 50
2.4激光空气锥减阻基本理论 52
2.4.1概念及原理 52
2.4.2减阻性能指标 54
参考文献 55
第3章 激光空气锥减阻的理论与数值研究方法 56
3.1理论分析方法 56
3.2数值计算方法 59
3.2.1流体力学方程组 59
3.2.2激光能量沉积模型 62
3.2.3定解条件的确定 63
3.2.4计算模型 65
3.2.5数值计算方法验证 76
参考文献 82
第4章 激光空气锥减阻的实验研究方法 84
4.1空气动力学实验的基本方法 84
4.2风洞的分类 86
4.3激波风洞 87
4.3.1激波管 87
4.3.2拉瓦尔喷管 90
4.3.3真空系统 91
4.4流场参数测量方法 92
4.4.1流动的测量与显示方法 92
4.4.2基于激波风洞的减阻实验参数测量方法 104
4.5激光能量加载和时序同步控制系统 108
4.5.1激光能量加载系统 108
4.5.2时序同步控制系统 109
参考文献 110
第5章 单脉冲激光空气锥减阻 111
5.1计算模型和方法 111
5.1.1超声速计算条件 112
5.1.2高超声速计算和实验条件 112
5.2超声速条件下的单脉冲激光空气锥减阻特性 114
5.2.1单脉冲激光对钝头体前缘流场结构的控制规律 114
5.2.2入射激光能量对减阻性能的影响 118
5.2.3激光能量沉积形状对减阻性能的影响 122
5.3高超声速条件下的单脉冲激光空气锥减阻特性 125
5.3.1流场演化过程 125
5.3.2减阻效果评估 127
参考文献 129
第6章 连续激光空气锥减阻 131
6.1不同激光功率下的减阻特性 131
6.1.1钝头体尺寸固定时激光功率对减阻性能的影响 131
6.1.2不同钝头体尺寸下激光功率对减阻性能的影响 138
6.2不同能量沉积位置下的减阻特性 146
6.2.1钝头体尺寸一定时能量沉积位置对减阻性能的影响 146
6.2.2不同钝头体尺寸下能量沉积位置对减阻性能的影响 151
6.3不同来流马赫数下的减阻特性 154
6.3.1来流马赫数对减阻性能的影响 154
6.3.2不同来流马赫数下激光功率对减阻性能的影响 160
6.4不同飞行高度下的减阻特性 162
6.4.1飞行高度对减阻性能的影响 162
6.4.2不同飞行高度下激光功率对减阻性能的影响 166
参考文献 170
第7章 高重频激光空气锥减阻 171
7.1计算方法及初边值条件 171
7.2激光参数对减阻性能的影响 172
7.2.1激光能量对减阻性能的影响 172
7.2.2脉冲重复频率对减阻性能的影响 175
7.2.3最佳能量沉积位置的选择 182
7.3环境气体参数对减阻性能的影响 185
7.3.1来流马赫数对减阻性能的影响 185
7.3.2飞行高度对减阻性能的影响 188
7.4钝头体尺寸对减阻性能的影响 190
参考文献 191
第8章 截锥形钝头体的高重频激光空气锥减阻 192
8.1截锥体构形及计算条件 192
8.2激光空气锥减阻适用的截锥体构形分析 193
8.2.1锥体半径比对减阻性能的影响 193
8.2.2截锥角度对减阻性能的影响 196
8.2.3截锥体减阻的实验研究 201
8.3激光参数对截锥体减阻特性的影响研究 204
8.3.1单脉冲能量对减阻性能的影响 205
8.3.2能量沉积位置对减阻性能的影响 208
参考文献 210
第9章 激光空气锥减阻的相似规律 211
9.1相似理论与量纲分析 211
9.1.1相似理论 211
9.1.2量纲分析 213
9.2减阻性能参数的无量纲化 218
9.3无量纲能量有效性的验证 221
9.3.1不同压力下的减阻效果分析 221
9.3.2不同温度下的减阻效果分析 222
9.3.3不同特征尺寸的钝头体减阻效果分析 223
9.4无量纲能量参数对减阻性能的影响 223
9.4.1无量纲能量大小对减阻性能的影响 224
9.4.2无量纲能量注入位置对减阻性能的影响 226
9.4.3来流马赫数对减阻性能的影响 228
参考文献 230
索引 232