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激光液体推进是新概念的推进技术,相比大气模式和烧蚀模式的激光推进,可以得到高一到两个数量级的冲量耦合系数,是激光推进的一个重要研究方向。本文针对液体推进实验中液体覆盖层难以保持的问题,设计了一个激光液体推进测试系统:杠杆式冲量测试仪。并推导了利用该测试仪测量得到的结果计算激光液体推进冲量耦合系数C<,m>,比冲I<,sp>及能量利用率77的公式。
利用该测试系统,我们选择了八种常见金属作为靶基底材料,分别使用水,酒精,丙酮三种液体作为推进剂,对激光功率密度为1.0394×10<9>W/cm<2>条件下的激光液体推进冲量耦合系数,比冲及能量利用率进行了实验测定,得到了较系统的实验数据。实验中得到的最高冲量耦合系数达到10016.1 Ns/MJ。这些实验数据对于我们研究激光液体推进过程中的能量转移及转化的作用机理和推进机制有重要的意义。
为了研究激光液体推进过程中各阶段能量转移和转化的物理机制,将一个激光脉冲推进过程划分为四个阶段,并针对双层结构靶的特点,提出了“爆炸——连续爆炸推进模型”,利用该模型对影响激光液体推进推进效率的液体汽化速率、金属烧蚀程度等几个因素进行了分析。