CN109273978A - 低温高静压氧碘化学激光器 - Google Patents

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怀英
陈曦
贾淑芹
刘婷婷
吴克难
赵天亮
金玉奇
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Abstract

本发明提供一种低温高静压氧碘化学激光器，是一种用于氧碘化学激光器的高压力运行喷管。该套装置连接在氧发生器与光腔之间，用于产生高静压气流。高压力运行喷管分为三部分：主气流O2(1Δ)超音速喷管、I2/N2碘腔和冷阱。主气流O2(1Δ)超音速喷管用于产生超音速气流使得喷管出口马赫数达到2；I2/N2碘腔的作用是在主喷管亚音速段注入I2/N2达到预混目的；冷阱的作用是降低主气流温度，这样可以降低出口马赫数，喷管长度缩短、出口总压增高，有利于压力恢复，提高吸附式氧碘化学激光器抵抗背压的能力。

Description

低温高静压氧碘化学激光器
技术领域
本发明涉及氧碘化学激光器，具体地说是一种用于化学激光器产生高静压气流的喷管装置。
背景技术
传统氧碘化学激光器光腔中气流的总压约为30torr、马赫数约为2，气流不能从光腔直排入大气，化学激光器需要压力恢复系统，传统的压力恢复系统有真空大罐、引射系统、吸附系统。这些压力恢复系统的共同点即是体积大，压力恢复系统体积庞大是制约氧碘化学激光器走向高效机动化的最大障碍。引射系统适用于高空机载COIL设备，对于吸附式COIL而言，大流量气体使得低温吸附装置的体积非常大，难以实现COIL的高效紧凑化。
低温高静压氧碘化学激光器可以产生高静压的气流，从传统COIL喷管出口约3torr升高到约5torr，这样可以减小光腔后扩压器和低温吸附的体积同时也能延长激光器出光时间。低温高静压氧碘化学激光器的设计分为两部分：
第一部分为冷阱，其目的是为了将氧发生器中气流温度降低，同时低温对O2(1Δ)的淬灭有抑制作用。
第二部分为超音速喷管，I2/N2在亚音速部分喷注，气流喷管设计马赫数为1.5。
对于传统氧碘化学激光器采用亚音速段注入I2/N2气流，副喷管的气流很小并且在主喷管前端注入使得压力损失增加，传统氧碘化学激光器设计喷管的马赫数大于2.0，新型低温高静压氧碘化学激光器喷管出口马赫数约1.5，这样的喷管比传统喷管短、总压损失小，并且马赫数低、得到的静压高，有利于吸附式压力恢复系统的承压能力，同时延长激光器出光时间。
发明内容
本发明目的在于为克服传统氧碘化学激光器光腔后气流静压过低的缺点，提供一种新型低温高静压氧碘化学激光器。本发明安装在氧碘化学激光器的氧发生器与光腔之间。该种喷管可以产生高静压的气流，为氧碘化学激光器压力恢复系统的小型化提供有力条件。本发明可用于氧碘化学激光器吸附式压力恢复系统中高恢复压力问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低温高静压氧碘化学激光器，该装置是三维装置，在展向上并没有做特殊处理，安装在氧发生器与光腔之间，用于产生高静压气流；该装置一端与氧发生器相连，另一端依次与光腔、扩压器和低温吸附装置相连，该低温高静压氧碘化学激光器包括三部分：主气流O2(1Δ)超音速喷管、I2/N2碘腔和冷阱。
所述的冷阱与氧发生器直接相连，用于直接冷却主气流O2(1Δ)，降低主气流温度，这样可以降低出口马赫数，喷管长度缩短、出口总压增高，有利于压力恢复，提高吸附式氧碘化学激光器抵抗背压的能力。所述的主气流O2(1Δ)超音速喷管用于产生超音速气流，使得喷管出口马赫数达到1.5；所述的I2/N2碘腔在主气流O2(1Δ)超音速喷管亚音速段注入I2/N2，达到预混目的。
本发明具有如下优点：该套非引射式喷管通过冷阱将主气流O2(1Δ)的温度从250K降低到约150K，降低主气流的静温；通过超音速喷管产生出口马赫数为1.5的气流，这样的喷管可以缩短喷管长度并且使得主喷管出口的压力可以达到5torr,马赫数约为2。由此可以看出，该新型低温高静压氧碘化学激光器可以产生高静压气流，使得化学激光器的低温吸附装置体积减小、激光器出光时间增长。本发明所述的氧碘化学激光器的高恢复压力的引射喷管具有结构简单、效率高，特别适合于氧碘化学激光器高恢复压力的实现。
附图说明
图1为新型低温高静压氧碘化学激光器的示意图。
图中：1氧发生器，2冷阱，3主气流O2(1Δ)超音速喷管，4光腔，5扩压器，6低温吸附装置。
具体实施方式
现结合附图和具体实施就本发明对新型低温高静压氧碘化学激光器作进一步详细说明。但它仅用于说明本发明的一些具体实施方式，而不应理解为对本发明保护范围的任何限定。
一种低温高静压氧碘化学激光器，该装置是三维装置，在展向上并没有做特殊处理，安装在氧发生器1与光腔4之间，用于产生高静压气流；该装置一端与氧发生器1相连，另一端依次与光腔4、扩压器5和低温吸附装置6相连，包括三部分：主气流O2(1Δ)超音速喷管3、I2/N2碘腔和冷阱2。
所述的冷阱2与氧发生器1直接相连，用于直接冷却主气流O2(1Δ)，降低主气流温度，这样可以降低出口马赫数，喷管长度缩短、出口总压增高，有利于压力恢复，提高吸附式氧碘化学激光器抵抗背压的能力。所述的主气流O2(1Δ)超音速喷管3用于产生超音速气流，使得喷管出口马赫数达到1.5；所述的I2/N2碘腔在主气流O2(1Δ)超音速喷管亚音速段注入I2/N2，达到预混目的。

Claims (1)

1.一种低温高静压氧碘化学激光器，其特征在于，所述的低温高静压氧碘化学激光器安装在氧发生器与光腔之间，用于产生高静压气流；该装置一端与氧发生器相连，另一端依次与光腔、扩压器和低温吸附装置相连，包括三部分：主气流O2(1Δ)超音速喷管、I2/N2碘腔和冷阱；
所述的冷阱与氧发生器直接相连，用于直接冷却主气流O2(1Δ)，降低主气流温度，进而降低出口马赫数；所述的主气流O2(1Δ)超音速喷管用于产生超音速气流，使喷管出口马赫数达到1.5；所述的I2/N2碘腔在主气流O2(1Δ)超音速喷管亚音速段注入I2/N2，用于预混。
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