纳米碳粉掺杂对激光烧蚀GAP的推进性能影响
2018-08-10罗乐乐窦志国李南雷刘昭然
宇航学报 2018年7期
罗乐乐,窦志国,2,李南雷,刘昭然
(1.航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室,北京 101416;2.航天工程大学训练部,北京 101416)
0 引 言
激光烧蚀微推力器利用激光与靶材的相互作用,通过烧蚀产生的高压膨胀和物质喷射对靶面产生的反作用力,为微推力器提供推进动力。激光烧蚀微推力器作为新型推力器,具有结构简单、比冲高、最小比特小、寿命长等优点,在航天器姿态调整和微小卫星推进领域具有广阔的发展前景[1-2]。目前,激光烧蚀模式可分为透射式和反射式两种[3-4]。透射式下,激光器与靶材处于基底异侧,激光穿过透明基底与另一侧的靶材作用,烧蚀区吸收激光能量后由内部向靶表面延伸,当烧蚀区形成的高温高压区足以突破外层靶材约束时,产生烧蚀喷射。透射式下,聚合物喷射产物不会污染光学镜头,是目前激光烧蚀微推力器采用的主要方式。
靶材烧蚀性能的优劣对激光烧蚀微推力器的推进性能起着决定性作用,目前靶材研究主要集中在含能聚合物。相比普通聚合物,含能聚合物[5-6]在激光烧蚀过程中,自身的氮化学键断裂,释放出的化学能加速聚合物放热分解,提高了烧蚀产物喷射的反冲力,推进性能显著优于非含能靶材。本实验选用含能聚合物——聚叠氮缩水甘油醚(GAP)作为激光烧蚀靶材。
聚合物GAP为淡黄色浓稠状液体,对红外激光吸收率低,制备成百微米厚度的固体靶材之后接近透明色。激光烧蚀过程中,入射的激光能量大部分透过靶材而被耗散,只有极少的激光能量沉积到聚合物中。……
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