Исследование характеристик высокотемпературного СО2-ГДЛ с регенеративным нагревателем рабочего тела

• Автор: Чернышев, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.14.08, 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ О

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ СЛАЗЕР0В.

1.1. Способы создания инверсной населенности.

Мощные лагеры.

1.2. Основные параметры, определяющие эффективность ГДП

1.3. Анализ способов нагрева рабочего тела . .

1.4. Теплообменные аппараты как перспективные

источники нагрева

Заключение по главе I. .

ГЛАВА П. ОПЖАНИЕ МОДЕЛЬНОГО ОБРАЗЦА СГДД. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ СХЕМЫ. ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС.
2.1. Оценки характеристик исследовательского
комплекса. Блоксхема СГДП.
2.2. Высокотемпературный теплообменный регенеративный нагреватель . .
2.3. Газодинамический тракт СГДЛ
2,4. Парогенератор и система смешения Н с А
2.5. Система подачи основных компонент и вакуумная система
2.6. Система защиты оптических элементов. .
2.7. Система измерения основных газодинамических
и лазерных параметров.
2.8. Экспериментальная установка Ц2П с электро
дуговым подогревателем газа
Заключение по главе П
ГЛАВА Ш. ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УСИЛЕНИЕ И ОСЛАБЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ СРЕДЕ
со2гдл.
3.1. Параметры рабочего потока на выходе из нагревателя .
3.2. Исследование газодинамических параметров
проточной части ГДЛ
3.3. Экспериментальное исследование процессов
ослабления электромагнитной волны в активных средах ГДЛ.
3.4. Измерение коэффициента усиления в условиях резко неоднородного течения газа
3.5. Влияние профилирования сверхзвуковой части
сопла на коэффициент усиления .
Заключение по главе Ш .
ГЛАВА и. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ СГДЛ. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ.
4.1. Основные каналы потерь мощности генерации,
режимы эксплуатации оптических элементов
4.2. Методика измерения удельного энергосъема
4.3. Исследование удельного энергосъема при ком
поновке тракта ГДЛ с соплами профилированной и клиновой геометрии.
4.4. Экспериментальное определение длины лавирования
4.5. Изучение спектра генерации и расходимости
лазерного излучения .
4.6. Коэффициент полезного действия и баланс колебательной энергии ГДЛ .
4.7. Анализ основных погрешностей измерений. .
4.8. Опытный промышленный СГДЛ на базе регенеративного нагревателя
Заключение по главе У.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Дальнейшее увеличение удельных лазерных параметров и объемного энерговклада ограничено эффективностью охлаждения рабочей смеси и ионизационно-термической устойчивостью разряда [*], кроме того, такие установки имеют большие габариты. ЛТУ вполне реальной. Переход на поперечную прокачку газа с замкнутым циклом на 4*5 порядков повысил скорость теплоотвода и поднял предельные величины удельной мощности до р/ц~ 1*0 кВт/м [-]. Придерживаясь известной классификации типов разрядов, используемых для накачки газовых лазеров [1, обсудим параметры перспективных технологических установок. При использовании самостоятельного разряда постоянного тока различают лазеры с продольным (вариант "А") и поперечным ("В") направлением вектора электрического поля по отношению к вектору потока газа. Габариты ЛТУ определяются предельными значениями энерговкладов, которые ограничиваются перегревной неустойчивостью разряда (шнурование) и составляют ? I Вт/см^ для варианта "А" и ~ 5 Ъг/аР - для "В". Величины удельной мощности уже сегодня равны 0а~ * КВт/м[]и (Р/и)в~1*8 кВт/м[1 • Дальнейший рост значений энерговкладов и, соответственно, мощностей генерации возможен при реализации дополнительных газодинамических (турбулизация потока []) или электрических (высокочастотные поля[]) воздействий. С использованием в (^-лазерах несамостоятельного разряда, поддерживаемого электронным пучком и обеспечивающим большую однородность оптической среды, связана реальность повышения мощности ЛТУ[1. Вт/см® при увеличении давлений смеси до ^ кПа[]. Использование комбинированного несамостоятельного разряда, с ионизацией под действием дополнительных высоковольтных периодических (1*0 кГц) импульсов малой длительности (0,1 мкс)[], позволяет получать значительные энерговклады~5*0 Вт/см3 в поперечном варианте[3. Поперечный высокочастотный (*0 кГц) разряд переменного тока позволяет создавать однородную среду в значительных объемах, с большой высотой межэлектродного зазора и короткой зоной накачки^]. При этом величины удельных энерговкладов могут достигать ~ 5*7 Вт/см3, а КПД схемы разряда *2/0,9 []. В качестве примера технической реализации лазеров с электрической накачкой можно сослаться на ЛГУ типа ЛТ-1-2 с мощностью генерации до ~5 кВт, которая действует в объединениях Авто-ЗЩ и АЗЛК. Указанная ЛТУ используется для упрочения блока цилиндров и автоматической лазерной сварки карданных валов автомобилей, срок службы которых возрос втрое. Первый химический лазер, в основе которого лежит образование инверсной населенности созданной в ходе экзотерической химической реакции, был реализован при взрыве смеси Hq с хлором, инициированным фотолизом []. В настоящее время, в химических лазерах применяется несколько типов реакций для создания инверсной населенности - реакции с участием 3х атомов, реакции отрыва, фотодиссоциация, расщепление и фоторасщепление []. Рекордсменом среди химических лазеров является непрерывный \? Р2 и инжектируемого холодного Из. Т0 ~ К и общем расходе смеси ~ г/с мощность в луче Р -,5 кВт (А= 2,6*3,0 мкм), что составляет удельный энергосъем -0 Дж/г при химическом КПД / ("отношение мощности излучения лазера к теоретическому значению мощности, выделяемой в реакции молекул Н2 со всеми атомами Р , производимыми нагревателем" []). Известные ограничения на работу НР-лазеров накладывает условие полной диссоциации при То* К и ? Ша, отсутствие "окна прозрачности" атмосферы, малая длина генерации при высокой плотности излучения, что требует особого подхода к решению проблемы технологии вывода излучения и конструкции оптического резонатора. СО-лазеры в варианте до- и сверхзвуковых устройств (малые мощности в луче, удельный энергосъем - Дд/г, *-2,5*3,0/ []) и лазеры с передачей энергии к молекуле СО2 в сверхзвуковом варианте (Р-8 кВт, -5,0/, удельный энергосъем - Дж/г []) представляются перспективными и при дальнейшей разработке смогут конкурировать с мощными ИР -лазерами. Практический интерес к химическим лазерам стимулируется перспективами их использования при обработке материалов и в ряде фундаментальных направлений современной науки, к тому же мощность химических лазеров непрерывного действия уже сегодня превышает значительный уровень 2 0 КВт при общем КПД несколько процентов [].