COIL腔镜高反射率精密测量系统的可靠性分析

 利用光腔衰荡光谱技术，建立了氧碘化学激光器腔镜高反射率的精密测量系统。对用直型衰荡光腔时可能影响测量系统精度的各种因素进行了系统的实验研究。采用直型和折叠型衰荡光腔，检测了氧碘化学激光器高反腔镜在1.315μm的反射率。实验测得COIL凹面高反腔镜反射率为99.770％；平面高反镜反射率为99.917%，测量精度约为10^-5。结果表明，该系统可以精密测量氧碘化学激光器腔镜的高反射率，测量结果精确可靠。     

氧碘化学激光器输出功率的估算

 建立了激光在工作时的动态模型，即假设在单位时间内，激光介质的粒子数全部被泵浦到上能级。引入激光介质重复泵浦次数的概念，根据能量守恒原理，通过分析氧碘化学激光器(COIL)的传能机理，计算了沿气流方向变化的碘原子上能级的弛豫时间及沿气流方向变化的碰撞传能时间，并且计算了碘原子在出光区内被单重态氧反复泵浦的次数及相应的残余单重态氧数目，从而计算出碘原子在出光区的反复泵浦次数，修正了原计算COIL输出功率的公式。理论计算与实验结果均表明：当碘流量过低时，增益小于损耗，激光器不能起振；当增大碘流量时，激光输出功率也逐步增大，反复泵浦次数逐渐减少；当碘流量继续增大时，激光输出功率达到最大，且在一定碘流量变化范围内基本保持稳定；但随着碘流量的进一步增大，激光输出功率却逐步下降。     

喷管、光腔及压力恢复系统一体化设计

 对氧碘化学激光（COIL）系统的喷管和扩压器进行了3维数值模拟，对比分析了几种喷管和扩压器的设计方案，计算了从光腔入口到扩压器出口的气动力学过程。光腔内主副气流借助翼片辅助方法实现充分混合，翼片长0.77 cm，宽0.254 cm，满足气流混合要求。扩压器是1/4结构，即计算区域为入口截面高30 mm、宽60 mm的长方型，之后等截面延续500 mm，然后宽度仍然不变，高度以4°角扩张，延续700 mm，最终的出口截面高度为79 mm。采用空气入射，入口处（光腔出口）马赫数3.2，静压1 232 Pa，温度110 K；计算得到出口处总压13 300 Pa，总温300 K。结果表明：出口静压超出入口静压近10倍，该扩压器很好地起到了压力恢复的作用，而总压下降到1/4.5左右（从60 648 Pa到13 300 Pa），从而能够减轻后续的引射器的工作压力。利用高光腔压力设计可以减少一级引射器，达到整个系统小型化设计的目的。     

Characterization and Studies on Hydro Dynamically Stable Operation of an Angular Jet SOG for COIL

Chemical oxygen-iodine Laser (COIL) is one of the fast emerging high power laser source for near Infrared (=1.315m) laser generation. The heart of the system is the singlet oxygen generator (SOG) which is a pumping source for this laser. A Jet type SOG with a novel approach was designed and fabricated. Singlet oxygen was taken out of the SOG at an angle of 40° thus avoiding the carry over of droplets, which is one of the major drawbacks of horizontal system. The preliminary results have been reported in our earlier publication. The present paper discusses the performance of this generator for various operational conditions viz. diluent's gas nitrogen / helium, basic hydrogen peroxide composition, generator pressure and gas velocity. Further, conditions for the stable operation from generator as well as chlorine injection point of view have been identified.     

美国ABL计划的新进展

"ABL"系统是一个非常典型的高能激光应用系统,具有高度机动、高度精确及对目标进行闪电打击的特性,以及对多个目标进行毁灭性打击的能力.该系统能适应各种复杂环境,并能以最小的和可恢复的毁伤实现政治、军事上的双赢.因此, "ABL"系统也是美国投入大量人力、物力优先发展的弹道导弹防御武器系统.介绍"ABL"系统的历史、组成及研制分工,详述其近期的技术进展和战场优异性能.     

均匀液滴氧发生器液流破断的线性分析

 在均匀液滴氧发生器的研究过程中，液滴的形成是关键技术。利用压电换能器对液流施加扰动，初始扰动沿液流表面呈指数增长，直到将液流夹断生成液滴。通过理论分析，发现在影响液流表面增长率的诸多参数中，碱性过氧化氢溶液(BHP)表面张力的增加和液体分配板板孔直径的减小能够增大扰动增长率，其他参数的改变对增长率的影响非常小。通过分析还发现，BHP液体的喷射流速不同，要取得最大增长率的外界扰动频率也随之变化，外界施加扰动的频率随液流喷射流速的增大而增大。这些结果为均匀液滴氧发生器的实验研究提供有力的参考依据。     

COIL低温真空吸附床结构的改进

 压力恢复系统是氧碘化学激光器的重要组成部分。采用低温真空吸附系统作为氧碘化学激光器的压力恢复系统，吸附床的吸附性能决定着低温真空吸附系统的压力恢复性能。通过改变液氮在传热过程中的流动状态，改善液氮与吸附床之间的热交换效率。对两种不同结构吸附床的传热系数进行了计算及实验验证，结果表明:当液氮在传热过程中的流动状态由环状流变为泡状流时，可以很好地改善液氮与吸附床的传热效率。改进后的液氮与吸附床的传热系数提高了2.2倍，提高了吸附床的吸附性能。     

横向三维化学反应流动数值模拟

对一个三维化学反应流程序作了改进,使之适应于模拟带横向碘蒸汽注入的COIL(化学氧碘激光)喷管流动。其中,主副气流的入流边界条件的改进是基本的,重要的。这里,入流边界附近的气体流动被视为一维均熵流动,用双曲方程的特征理论,分析以流量作变量的EULER方程的特征关系,用特征方法数值求解简化的特征方程,从而确定亚声速(跨声速)流动边界点的入流密度或速度。对相关文献提供的算例的计算,佐证了程序改进的有效性。对氮气作载气的条件也作了模拟,得出了与氦气条件不同的流动特征与增益分布特征。     

COIL亚声速段横向喷流混合流场数值分析

 COIL是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学相互耦合的复杂过程。作为高总压COIL系统研究的第一步,利用三维CFD技术对传统的COIL亚声速段横向射流混合过程进行了数值分析,讨论了包括压力梯度驱动项的分子扩散机制,得到了横向射流的较精细的结构,如马蹄形射流界面、逆旋涡对以及射流剪切层。结果表明,压力梯度驱动项对重、轻组分的扩散作用相反,重组分沿压力梯度正向扩散,轻组分逆压力梯度方向扩散。在射流穿透不足的情况下,仍然在喷管出口得到了约为0.01 cm^-1的小信号增益系数。     

射流式单重态氧发生器理论模型

 射流式单重态氧发生器(JSOG)是化学氧碘激光器十分重要的能源部分,它主要是通过解气相、液相扩散方程来求解发生器出口的氯的利用率和单重态氧的产率。在实际工作中的射流发生器非常复杂,其扩散方程和边界条件为非线性,非齐次边界条件,非齐次泛定方程组,求解难度较大。通过边界条件,采用试探解的方法,解得氯、总氧、单重态氧的气相、液相扩散方程,得到了氯的利用率,及单重态氧产率的解析解,与实验结果基本相符。