Том 25, номер 03, статья № 8

Аннотация:

Приведены результаты исследования оптического разряда и поглощения излучения СО₂-лазера в плазме оптического разряда в сверхзвуковой струе воздуха в режиме чисел Маха 1,7-3,7. Впервые получены количественные экспериментальные данные о динамике поглощения излучения в образующейся лазерной плазме в широком диапазоне газодинамических параметров сверхзвукового потока воздуха (скорость, статическое давление, плотность, число Маха). Показано, что пороговая плотность воздуха в сверхзвуковом потоке, соответствующая резкому нарастанию эффективности поглощения, равна 1,8-2 кг/м³. Измерен коэффициент поглощения лазерного излучения в плазме оптического пробоя при сверхзвуковом потоке воздуха в широком диапазоне газодинамических параметров. Максимальная величина коэффициента поглощения достигает 60%. Приведены распределения газодинамических параметров в сверхзвуковой струе (динамического напора и температуры) с энергоподводом от плазмы оптического разряда. Полученные результаты позволяют определить параметры сверхзвукового течения, обеспечивающего высокие уровни энерговклада в поток и, как следствие, возможность управления структурой такого потока.

Ключевые слова:

мощный импульсно-периодический СО₂-лазер, механическая модуляция добротности, сверхзвуковой поток воздуха, оптический пробой воздуха, коэффициент поглощения плазмы, динамический напор, температура теплового слоя

Список литературы:

1. Борзов В.Ю., Михайлов В.М., Рыбка И.В., Савищенко Н.П., Юрьев А.С. Экспериментальное исследование сверхзвукового обтекания препятствия при энергоподводе в невозмущенный поток // Инж.-физ. ж. 1994. Т. 66, № 5. С. 515-520.
2. Третьяков П.К., Грачев Г.Н., Иванченко А.И., Крайнев В.Л., Пономаренко А.Г., Тищенко В.Н. Стабилизация оптического разряда в сверхзвуковом потоке аргона // Докл. РАН. 1994. Т. 336, № 4. С. 466-467.
3. Зеркл Д.К., Шварц С., Мертогул Э., Чжэнь С., Криер Х., Мазумдер Дж. Исследование лазерной аргоновой плазмы применительно к проблеме электротермического ракетного двигателя // Ракетная техника и космонавтика. 1990. № 11. С. 3-13.
4. Тищенко В.Н., Гулидов А.И. Ускорение лазерной плазмы оптическим пульсирующим разрядом, движущимся в воздухе с гиперзвуковой скоростью // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26, вып. 19. С. 77-83.
5. Райзер Ю.П. О возможности создания оптического плазмотрона и необходимой для этого мощности // Письма в ЖЭТФ. 1970. Т. 11, вып. 3. С. 195-199.
6. Генералов Н.А., Зимаков В.П., Козлов Г.И., Масюков В.А., Райзер Ю.П. Непрерывно горящий оптический разряд // Письма в ЖЭТФ. 1970. Т. 11, вып. 9. С. 447-449.
7. Генералов Н.А., Захаров А.М., Косынкин В.Д., Якимов М.Ю. Устойчивость непрерывного оптического разряда в атмосферном воздухе // Физ. горения и взрыва. 1986. Т. 22, № 2. С. 91-94.
8. Грачев Г.Н., Иванченко А.И., Пономаренко А.Г. Импульсно-периодический режим модулированной добротности СО2-лазера средней мощности 2 кВт и пиковой до 500 кВт: Тезисы докл. // Междунар. конф. "Оптика лазеров 93". СПб., 1993. С. 130.
9. Gobbi P.O., Reali G.C. A novel unstable resonator configuration with a self-filtering aperture // Opt. Commun. 1984. V. 52, N 3. С. 195-198.
10. Иванченко А.И., Крашенинников В.В., Пономаренко А.Г., Шулятьев В.Б. Самофильтрующий резонатор в СО2-лазере непрерывного действия // Квант. электрон. 1989. Т. 16, № 2. С. 305-307.
11. Малов А.Н., Оришич А.М., Фомин В.М., Внучков Д.А., Наливайченко Д.Г., Чиркашенко В.Ф. Исследование структуры сверхзвуковых течений воздуха с подводом энергии от квазистационарного оптического разряда // Изв. Том. политехн. ун-та. 2010. Т. 317, № 4. С. 155-160.
12. Афонин Ю.В., Голышев А.П., Иванченко А.И., Малов А.Н., Оришич А.М., Филев В.Ф., Печурин В.А., Шулятьев В.Б. Генерация излучения с высоким качеством пучка в непрерывном СО2-лазере мощностью 8 кВт // Квант. электрон. 2004. Т. 34, № 4. С. 307-309.
13. Malov A.N., Orishich A.M., Shulyatyev V.B. High Power repetition Rate Q-switcher CO2 Laser and its Application to Study the Optical Breakdown in a Supersonic Air Stream: Proc. SPIE // XVII Int. Sympos. on Gas Flow, Chemical Laser and High Power Laser. 15-19 September 2008. Lisbon, Portugal. 2008. V. 7131. P. 7131-7137.
14. Тищенко В.Н., Грачев Г.Н., Павлов А.А., Смирнов А.Л., Павлов Ал.А., Голубев М.П. Газодинамические эффекты взаимодействия неподвижного оптического пульсирующего разряда с газом // Квант. электрон. 2008. Т. 38, № 1. С. 82-87.
15. Запрягаев В.И., Киселев Н.П. Структура течения при взаимодействии единичной микроструи с потоком сверхзвуковой струи // Прикл. мех. и техн. физ. 2009. Т. 50, № 3. С. 104-111.
16. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 308 с.