激光輻照靶材引起的等離子體熱阻塞效應(yīng).pdf

1、隨著激光武器的發(fā)展，其發(fā)射功率也在不斷提高，預(yù)計(jì)在未來投入使用的激光武器功率可達(dá)到百兆瓦級。本文以激光武器的發(fā)展近況和戰(zhàn)略演變?yōu)楸尘埃芯坎ㄩL在1.6μm附近的百兆瓦級激光對于C/C復(fù)合材料靶材的氣化燒蝕效應(yīng)，以及激光致等離子體吸收光束能量引起的熱阻塞效應(yīng)。
　　本文依據(jù)熱傳導(dǎo)理論，采用數(shù)值方法計(jì)算了到達(dá)靶面激光對靶材的燒蝕作用，得到激光燒蝕靶材的溫度場和未考慮蒸氣壓時的燒蝕速率。結(jié)果表明:百兆瓦級的高功率激光輻照靶面將使靶材在幾

2、納秒內(nèi)開始燒蝕，此時靶材內(nèi)部臨近表面部分的空間溫度場梯度非常大。隨著輻照時間的增加，燒蝕速率具有上升后趨于平穩(wěn)的規(guī)律，這與激光功率和靶材空間溫度值積累有關(guān)。當(dāng)入射激光功率降低時，開始發(fā)生燒蝕的時間明顯增加，激光功率小于5×105 W/cm2時，采取自旋措施的彈體已經(jīng)難以迅速達(dá)到燒蝕溫度，因此該方法對于提高結(jié)構(gòu)的抗激光性能很有效的。
　　隨后本文采用Mott-Smith近似方法，以及聯(lián)立求解質(zhì)量連續(xù)方程，研究了離開靶材表面粒子形成K

3、nudsen層的兩側(cè)參數(shù)，以及蒸氣壓變化對燒蝕速率的影響。結(jié)果表明:靶材表面飽和蒸氣溫度高于標(biāo)準(zhǔn)氣壓下材料氣化溫度，隨著激光功率的增大，靶表面蒸氣壓力變大，表面溫度也隨之增加;蒸氣壓對燒蝕速率的影響比較大，并表現(xiàn)出非線性的變化規(guī)律。
　　最后，根據(jù)電離理論、自相似膨脹模型和逆韌致吸收理論，研究了靶表面蒸氣流轉(zhuǎn)化成等離子體后吸收激光能量產(chǎn)生的熱阻塞效應(yīng)。結(jié)果表明:電子密度主要取決于激光功率和持續(xù)時間，等離子體形成后，膨脹速度先迅速增