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第1章 绪论1

1.1激光推进的基本概念1

1.1.1激光推进的性能参数1

1.1.2激光推进的特点2

1.1.3激光推进的分类2

1.2激光推进的发展历程3

1.2.1激光推进研究的早期历史背景3

1.2.2烧蚀模式激光推进5

1.2.3 20世纪70年代以来激光推进的发展6

参考文献8

第2章 固体烧蚀模式激光推进机理12

2.1固体烧蚀模式激光推进基本工作过程12

2.1.1物质对激光的反射和吸收12

2.1.2激光引起凝聚态靶材的汽化和烧蚀14

2.1.3激光等离子体中自由电子的产生和增长16

2.1.4激光在等离子体中的传播和能量吸收19

2.2固体烧蚀模式激光推进推力形成过程21

2.2.1靶蒸气的运动22

2.2.2激光维持的燃烧波和爆轰波23

2.2.3激光与凝聚态靶的冲量耦合27

参考文献34

第3章 激光与液体相互作用35

3.1液体激光击穿效应的研究现状及其应用35

3.2水性介质的击穿阈值36

3.2.1理论36

3.2.2击穿的定义38

3.2.3多光子击穿39

3.2.4级联击穿41

3.2.5参数对激光击穿阈值的影响49

3.2.6小结55

3.3等离子体在水性介质中的膨胀和喷射56

3.3.1理论研究56

3.3.2实验测试62

3.4水性介质激光击穿导致的力学效应65

3.4.1力学效应综述65

3.4.2力学效应的理论研究69

3.4.3气蚀空泡理论72

3.4.4冲击波理论75

3.4.5理论在实验中的应用77

参考文献77

第4章 固体烧蚀模式激光推进79

4.1实验研究方法79

4.1.1 TOF79

4.1.2高速相机测试法81

4.1.3悬摆法82

4.1.4压电传感器推力测试法83

4.1.5位移测试法84

4.2常见金属和半导体材料的推进性能85

4.3激光烧蚀聚合物研究87

4.3.1材料的特性87

4.3.2实验方法88

4.3.3推进性能88

4.4飞秒激光烧蚀固体98

4.5推力器构形对推进性能的影响101

参考文献107

第5章 液体烧蚀模式激光推进109

5.1液体烧蚀模式激光推进性能理论模型109

5.1.1推进性能与激光参数之间的关系109

5.1.2计算结果111

5.1.3最优辐照能量密度114

5.2水的激光推进性能115

5.2.1约束靶材对推进性能的影响115

5.2.2液面形状对推进性能的影响118

5.3冰的激光推进性能122

5.4水滴的激光推进性能124

5.4.1多脉冲激光推进性能124

5.4.2喷管构形和聚焦位置对推进性能的影响128

5.5液膜的激光推进性能134

5.6高性能工质设计140

参考文献145

第6章 烧蚀模式激光推进性能理论研究148

6.1推进性能参数理论分析148

6.2化学火箭的理想热力学循环过程149

6.2.1基本假设149

6.2.2热效率149

6.3激光推进的理想热力学循环过程150

6.3.1能量转化过程150

6.3.2基本假设和理想热力循环过程151

6.4提高推进性能的几种方法154

6.4.1掺杂金属粉末等材料154

6.4.2选择含能材料155

6.4.3液膜156

6.5小结158

参考文献158

第7章 激光推进的应用前景160

7.1微小卫星的近地轨道发射160

7.1.1垂直推进实验160

7.1.2微小卫星近地轨道发射成本164

7.2微小卫星姿态和轨道控制166

7.3高超声速飞行器减阻168

7.4 cm级空间碎片的激光主动清除172

7.4.1开展空间碎片主动清除研究工作的迫切性172

7.4.2 Orion系统的组成和基本原理172

7.4.3激光参数的选择173

7.4.4激光作用下的碎片轨道动力学177

7.4.5空间碎片的地基激光监测177

参考文献180