專利名稱：一種玻璃激光推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光推進(jìn)器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃激光推進(jìn)器。
背景技術(shù)：
激光推進(jìn)是一種依靠遠(yuǎn)距離輸送激光能量產(chǎn)生推進(jìn)力的新概念推進(jìn)技術(shù)，不論是推進(jìn)原理、能量轉(zhuǎn)換方式，還是系統(tǒng)組成和應(yīng)用體系，都不同于現(xiàn)有的化學(xué)火箭推進(jìn)。近年來(lái)，學(xué)者通過(guò)開(kāi)展理論研究、數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究，攻克了許多基礎(chǔ)問(wèn)題和技術(shù)難題，展示了激光推進(jìn)的誘人前景。其中推進(jìn)器的研究一直是實(shí)驗(yàn)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。目前激光推進(jìn)實(shí)驗(yàn)中大都采用鋁合金材質(zhì)的推選器。鋁合金推進(jìn)器通過(guò)金剛石車床加工而成，其內(nèi)表面會(huì)留下螺紋狀痕跡，激光束照上去容易形成干涉，光潔度不太理想，激光反射率只有90%左右，導(dǎo)致約10%的激光能量直接燒蝕推進(jìn)器，嚴(yán)重制約了激光推進(jìn)技術(shù)的研究發(fā)展。在創(chuàng)紀(jì)錄外場(chǎng)飛行試驗(yàn)中，研究人員采取在聚焦區(qū)域加裝聚甲醛樹(shù)脂的辦法來(lái)保護(hù)推進(jìn)器噴管免受激光燒蝕，顯著的提高了光船的飛行時(shí)間，然而在經(jīng)受12.7s激光照射后推進(jìn)器被摧毀。在裝備學(xué)院開(kāi)展的鈴形推進(jìn)器實(shí)驗(yàn)中，采用了耐高溫材料，還采取了發(fā)汗冷卻措施，單次工作時(shí)間延長(zhǎng)到5s，累計(jì)工作50s后，噴管仍被燒毀。實(shí)驗(yàn)表明，在推進(jìn)器材料和熱防護(hù)等方面的研究工作任務(wù)還非常艱巨，除了針對(duì)鋁合金推進(jìn)器開(kāi)展熱防護(hù)研究外，積極試驗(yàn)其它材質(zhì)的推進(jìn)器將是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種玻璃激光推進(jìn)器，旨在提高推進(jìn)器的激光反射效率。目前激光推進(jìn)實(shí)驗(yàn)中大都采用鋁合·金材質(zhì)的推進(jìn)器，鋁合金推進(jìn)器通過(guò)金剛石車床加工而成，內(nèi)表面會(huì)留下螺紋狀痕跡，激光束照上去容易形成干涉，光潔度及激光反射率不理想，導(dǎo)致約10%的激光能量直接燒蝕推進(jìn)器，嚴(yán)重制約了激光推進(jìn)器的工作時(shí)間。本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃激光推進(jìn)器，該玻璃激光推進(jìn)器包括:K9玻璃材質(zhì)層，用于優(yōu)化推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高推進(jìn)器內(nèi)表面的刨光精度；激光反射膜層，設(shè)置在推進(jìn)器內(nèi)表面中K9玻璃材質(zhì)層的外層，依據(jù)激光波長(zhǎng)的不同，可加鍍不同的高反射膜層，用于提高推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率，減小了推進(jìn)器被高能激光直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)；加固支架，設(shè)置在推進(jìn)器的外部，用于提高推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的能力。進(jìn)一步，所述激光反射膜層使推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99%以上。進(jìn)一步,該玻璃激光推進(jìn)器的厚度不大于1.5_。進(jìn)一步，所述加固支架采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成。本發(fā)明提供的玻璃激光推進(jìn)器，K9玻璃材質(zhì)層優(yōu)化了推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高了推進(jìn)器內(nèi)表面的刨光精度，激光反射膜層設(shè)置在推進(jìn)器內(nèi)表面中K9玻璃材質(zhì)層的外層，提高了推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率，減小了推進(jìn)器被高能激光直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)，加固支架設(shè)置在推進(jìn)器的外部，同時(shí)采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，用于提高推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的能力，激光反射膜層使推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99%以上，激光束照射到該玻璃激光推進(jìn)器上不易形成干涉，光潔度及激光反射率較為理想，具有較強(qiáng)的推廣與研究?jī)r(jià)值。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的玻璃激光推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、K9玻璃材質(zhì)層；2、加固支架。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的玻璃激光推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。 該玻璃激光推進(jìn)器包括:K9玻璃材質(zhì)層1，用于優(yōu)化推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高推進(jìn)器內(nèi)表面的刨光精度；激光反射膜層，設(shè)置在推進(jìn)器內(nèi)表面中K9玻璃材質(zhì)層I的外層，用于提高推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率，減小了推進(jìn)器被高能激光直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)；加固支架2，設(shè)置在推進(jìn)器的外部，用于提高推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的能力。在本發(fā)明實(shí)施例中，激光反射膜層使推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99%以上，并使推進(jìn)器可經(jīng)受住上百次千兆瓦量級(jí)激光脈沖的沖擊。在本發(fā)明實(shí)施例中，該玻璃激光推進(jìn)器的厚度不大于1.5mm。在本發(fā)明實(shí)施例中，加固支架2采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成。在本發(fā)明實(shí)施例中，該玻璃激光推進(jìn)器焦距可設(shè)計(jì)為10mm，開(kāi)口半徑可設(shè)計(jì)為20mm,厚度可設(shè)計(jì)為1.5mm。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。本發(fā)明的目的是研發(fā)一種能夠有效減小推進(jìn)器被高能激光脈沖直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)的激光推進(jìn)器。為了解決傳統(tǒng)激光推進(jìn)器低反射率的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)的推進(jìn)器采用玻璃材料加鍍高反膜加工制成，所解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題:一是內(nèi)表面面型優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用一體化設(shè)計(jì)的K9玻璃材質(zhì)層1，優(yōu)化推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)、提高刨光精度。二是激光反射膜層選擇，加鍍激光高反射膜層，使得推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99%以上，實(shí)驗(yàn)研究表明推進(jìn)器經(jīng)受住了上百次千兆瓦量級(jí)激光脈沖的沖擊，膜層沒(méi)有損壞。三是推進(jìn)器熱傳導(dǎo)問(wèn)題，將推進(jìn)器設(shè)計(jì)的非常薄，本發(fā)明設(shè)計(jì)的玻璃激光推進(jìn)器最厚處只有1.5mm,可以極大減少玻璃材料的熱聚集。四是推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的問(wèn)題，在推進(jìn)器外部采用導(dǎo)熱性好的金屬材料進(jìn)行加固處理。圖1所示玻璃激光推進(jìn)器模型，采用K9玻璃加工制成，內(nèi)鍍激光反射膜層，焦距為IOmm,開(kāi)口半徑為20mm，厚度為1.5mm,質(zhì)量為12.5g，經(jīng)反射檢測(cè)激光反射率在99%以上。實(shí)例:在開(kāi)展大氣呼吸模式激光推進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，分別進(jìn)行了水平推進(jìn)實(shí)驗(yàn)和豎直推進(jìn)實(shí)驗(yàn)。1、三線導(dǎo)軌水平推進(jìn)實(shí)驗(yàn)三線導(dǎo)軌支架水平放置，玻璃推進(jìn)器穿在三線導(dǎo)軌上，實(shí)驗(yàn)前在導(dǎo)軌細(xì)鋼絲線上涂上一層很薄的潤(rùn)滑油，以進(jìn)一步減少摩擦阻力，采用高速相機(jī)拍下推進(jìn)器在導(dǎo)軌上的滑行軌跡；2、三線導(dǎo)軌豎直推進(jìn)實(shí)驗(yàn)

三線導(dǎo)軌支架豎直放置，在下端正中位置處固定一個(gè)45°反射鏡，將水平激光束導(dǎo)入豎直放置的推進(jìn)器中，利用高速相機(jī)拍攝推進(jìn)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)中觀察到了明顯的推進(jìn)過(guò)程，激光束擊穿空氣在推進(jìn)器噴管內(nèi)外產(chǎn)生“火焰”。經(jīng)過(guò)水平推進(jìn)實(shí)驗(yàn)和豎直推進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，玻璃推進(jìn)器內(nèi)表面膜層沒(méi)有脫落，反映了本發(fā)明確實(shí)能夠顯著提高推進(jìn)器內(nèi)表面的光潔度和激光反射率，有效減小推進(jìn)器被高能激光脈沖直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)。該玻璃激光推進(jìn)器采用一體化設(shè)計(jì)的K9玻璃材質(zhì)層1，能夠顯著提高推進(jìn)器內(nèi)表面的光潔度和激光反射率，優(yōu)化推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高刨光精度，加鍍激光高反射膜，提高激光反射率，減小推進(jìn)器被高能激光脈沖直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)該玻璃激光推進(jìn)器非常薄，可極大減少玻璃材料的熱聚集，加固導(dǎo)熱性能好的金屬材料以提高抗高速流場(chǎng)沖擊能力，提高了推進(jìn)器抗摧毀能力。本發(fā)明實(shí)施例提供的玻璃激光推進(jìn)器，K9玻璃材質(zhì)層I優(yōu)化了推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高了推進(jìn)器內(nèi)表面的刨光精度，激光反射膜層設(shè)置在推進(jìn)器內(nèi)表面中K9玻璃材質(zhì)層I的外層，提高了推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率，減小了推進(jìn)器被高能激光直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)，加固支架2設(shè)置在推進(jìn)器的外部，采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，用于提高推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的能力，激光反射膜層使推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99%以上，并使推進(jìn)器可經(jīng)受住上百次千兆瓦量級(jí)激光脈沖的沖擊，激光束照射到該玻璃激光推進(jìn)器上不易形成干涉，光潔度及激光反射率較為理想，具有較強(qiáng)的推廣與研究?jī)r(jià)值。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種玻璃激光推進(jìn)器，其特征在于，該玻璃激光推進(jìn)器包括: K9玻璃材質(zhì)層，用于優(yōu)化推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高推進(jìn)器內(nèi)表面的刨光精度；激光反射膜層，設(shè)置在推進(jìn)器內(nèi)表面中K9玻璃材質(zhì)層的外層，依據(jù)激光波長(zhǎng)的不同，加鍍不同的高反射膜層，用于提高推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率，減小了推進(jìn)器被高能激光直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)； 加固支架，設(shè)置在推進(jìn)器的外部，用于提高推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的能力。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃激光推進(jìn)器，其特征在于，所述激光反射膜層使推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99%以上。
3.如權(quán)利要求1所述的玻璃激光推進(jìn)器，其特征在于，該玻璃激光推進(jìn)器的厚度不大于 1.5mmo
4.如權(quán)利要求1所述的玻璃激光推進(jìn)器，其特征在于，所述加固支架采用導(dǎo)熱性好的金屬材料 制成。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光推進(jìn)器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種玻璃激光推進(jìn)器，K9玻璃材質(zhì)層優(yōu)化了推進(jìn)器內(nèi)表面面型結(jié)構(gòu)，提高了推進(jìn)器內(nèi)表面的刨光精度，激光反射膜層設(shè)置在推進(jìn)器內(nèi)表面中K9玻璃材質(zhì)層的外層，提高了推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率，減小了推進(jìn)器被高能激光直接摧毀的風(fēng)險(xiǎn)，加固支架設(shè)置在推進(jìn)器的外部，采用導(dǎo)熱性好的金屬材料制成，用于提高推進(jìn)器抗高速流場(chǎng)沖擊的能力，激光反射膜層使推進(jìn)器內(nèi)表面的激光反射率達(dá)到99％以上，激光束照射到該玻璃激光推進(jìn)器上不易形成干涉，光潔度及激光反射率較為理想，具有較強(qiáng)的推廣與研究?jī)r(jià)值。
文檔編號(hào)F03H3/00GK103233872SQ201310044538
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者石磊, 張婷婷, 馬麗華, 陳豪, 李勇軍, 楊潔, 李云霞, 倪延輝, 王翔 申請(qǐng)人:空軍工程大學(xué)