第1章 绪论 1
1.1激光推进的基本概念 1
1.1.1激光推进的性能参数 1
1.1.2激光推进的特点 2
1.1.3激光推进的分类 2
1.2激光推进的发展历程 3
1.2.1激光推进研究的早期历史背景 3
1.2.2烧蚀模式激光推进 5
1.2.3 20世纪70年代以来激光推进的发展 6
参考文献 8
第2章 固体烧蚀模式激光推进机理 12
2.1固体烧蚀模式激光推进基本工作过程 12
2.1.1物质对激光的反射和吸收 12
2.1.2激光引起凝聚态靶材的汽化和烧蚀 14
2.1.3激光等离子体中自由电子的产生和增长 16
2.1.4激光在等离子体中的传播和能量吸收 19
2.2固体烧蚀模式激光推进推力形成过程 21
2.2.1靶蒸气的运动 22
2.2.2激光维持的燃烧波和爆轰波 23
2.2.3激光与凝聚态靶的冲量耦合 27
参考文献 34
第3章 激光与液体相互作用 35
3.1液体激光击穿效应的研究现状及其应用 35
3.2水性介质的击穿阈值 36
3.2.1理论 36
3.2.2击穿的定义 38
3.2.3多光子击穿 39
3.2.4级联击穿 41
3.2.5参数对激光击穿阈值的影响 49
3.2.6小结 55
3.3等离子体在水性介质中的膨胀和喷射 56
3.3.1理论研究 56
3.3.2实验测试 62
3.4水性介质激光击穿导致的力学效应 65
3.4.1力学效应综述 65
3.4.2力学效应的理论研究 69
3.4.3气蚀空泡理论 72
3.4.4冲击波理论 75
3.4.5理论在实验中的应用 77
参考文献 77
第4章 固体烧蚀模式激光推进 79
4.1实验研究方法 79
4.1.1 TOF 79
4.1.2高速相机测试法 81
4.1.3悬摆法 82
4.1.4压电传感器推力测试法 83
4.1.5位移测试法 84
4.2常见金属和半导体材料的推进性能 85
4.3激光烧蚀聚合物研究 87
4.3.1材料的特性 87
4.3.2实验方法 88
4.3.3推进性能 88
4.4飞秒激光烧蚀固体 98
4.5推力器构形对推进性能的影响 101
参考文献 107
第5章 液体烧蚀模式激光推进 109
5.1液体烧蚀模式激光推进性能理论模型 109
5.1.1推进性能与激光参数之间的关系 109
5.1.2计算结果 111
5.1.3最优辐照能量密度 114
5.2水的激光推进性能 115
5.2.1约束靶材对推进性能的影响 115
5.2.2液面形状对推进性能的影响 118
5.3冰的激光推进性能 122
5.4水滴的激光推进性能 124
5.4.1多脉冲激光推进性能 124
5.4.2喷管构形和聚焦位置对推进性能的影响 128
5.5液膜的激光推进性能 134
5.6高性能工质设计 140
参考文献 145
第6章 烧蚀模式激光推进性能理论研究 148
6.1推进性能参数理论分析 148
6.2化学火箭的理想热力学循环过程 149
6.2.1基本假设 149
6.2.2热效率 149
6.3激光推进的理想热力学循环过程 150
6.3.1能量转化过程 150
6.3.2基本假设和理想热力循环过程 151
6.4提高推进性能的几种方法 154
6.4.1掺杂金属粉末等材料 154
6.4.2选择含能材料 155
6.4.3液膜 156
6.5小结 158
参考文献 158
第7章 激光推进的应用前景 160
7.1微小卫星的近地轨道发射 160
7.1.1垂直推进实验 160
7.1.2微小卫星近地轨道发射成本 164
7.2微小卫星姿态和轨道控制 166
7.3高超声速飞行器减阻 168
7.4 cm级空间碎片的激光主动清除 172
7.4.1开展空间碎片主动清除研究工作的迫切性 172
7.4.2 Orion系统的组成和基本原理 172
7.4.3激光参数的选择 173
7.4.4激光作用下的碎片轨道动力学 177
7.4.5空间碎片的地基激光监测 177
参考文献 180