纳秒脉冲固体钕玻璃激光推进：实验与数值模拟对比

本文主要探讨了大气呼吸模式下的纳秒脉冲固体钕玻璃激光推进实验以及相关的数值模拟。研究者利用1.06微米波长的纳秒脉冲固体钕玻璃激光器，配合K9玻璃材质的铃形推进器，进行了垂直方向的单脉冲激光推进实验。实验结果显示，纳秒脉冲激光推进过程中，焦距对推进性能有显著影响，焦距越大，推进效果越明显。在焦距相同的情况下，开口张角小、喷管长度较长的推进器能够实现更高的冲量耦合系数，这与微秒脉冲CO2激光推进的情况有所不同。 实验发现，短焦距推进器的性能较差，主要原因在于超短脉冲激光对推进器壁面的热损伤。即使在18焦耳的单脉冲激光作用下，12.5克的推进器也能被推进24.5毫米，冲量耦合系数达到了478.75纳牛·秒·焦耳-1，显示出纳秒脉冲激光在单脉冲推进中的优势。通过对比分析，得出纳秒脉冲激光在推进效率上优于微秒脉冲激光。 此外，文章还介绍了实验的详细方法，包括实验设备的选择（固体钕玻璃激光器和K9玻璃推进器），以及采用的大气呼吸模式单脉冲推进实验设计。数值模拟作为辅助手段，用于验证和深入理解实验数据，提供了对实际推进过程的理论支持。 关键词涉及到了激光技术、激光推进、纳秒脉冲、固体钕玻璃激光器等专业领域，反映出研究者对这一前沿技术的深入探索。整体而言，这项研究对于理解和优化大气呼吸模式下激光推进系统的性能具有重要意义，为未来的空间推进技术发展提供了有价值的数据和理论依据。