大气呼吸模式激光推进的机理分析及数值模拟

摘要

就大气呼吸模式的推进机理作了较为系统的分析和研究,导出了考虑反射面几何约束的冲量及冲量耦合系数的近似解析表达式.在数值模拟方面,采用前期点爆炸自模拟解和后期高分辨率PPM格式相结合的新方法,计算了固定的抛物面反射镜聚焦入射平行激光击穿空气形成的高温等离子体流场及其对反射面产生的推动作用.结果表明,推进效应(飞行器获得的推力、总冲量、冲量耦合系数等)与反射面的几何参数和入射激光强度密切相关.83J的激光单脉冲能量算例得到的冲量耦合系数为246μN*s/J,略高于同种工况下W.O.Schall等实验得到的耦合系数.