JPH11118396A - High energy mounting-on-machine-type chemical oxygen iodine laser - Google Patents

High energy mounting-on-machine-type chemical oxygen iodine laser

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JPH11118396A
JPH11118396A JP19145098A JP19145098A JPH11118396A JP H11118396 A JPH11118396 A JP H11118396A JP 19145098 A JP19145098 A JP 19145098A JP 19145098 A JP19145098 A JP 19145098A JP H11118396 A JPH11118396 A JP H11118396A
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JP
Japan
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photon
chemical laser
chemical
delta oxygen
photon generation
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Application number
JP19145098A
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Japanese (ja)
Inventor
Jeffrey S Hartlove
エス ハートラヴ ジェフリー
Charles W Clendening Jr
ダブリュー クレンデニング ジュニア チャールズ
Robert J Day
ジェイ デイ ロバート
Gary C Koop
シー クープ ゲアリー
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Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Original Assignee
TRW Inc
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Publication date
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Publication of JPH11118396A publication Critical patent/JPH11118396A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate high power by connecting the photon generating chambers of each module optically with one another, using the chemical oxygen iodine laser consisting of the banks of two or more individual photon generating modules. SOLUTION: A chemical oxygen iodine laser(COIL) 10 is composed of the banks of two or more photon generating modules, and in each module, a unit- quantity delta oxygen producer 14 produces unit-quantity delta oxygen by the reaction with basic hydrogen peroxide 18. Next, this unit-quantity delta oxygen is reacted upon iodine 20 in a photon generating chamber 22 so as to produce iodine being electronically excited. Since the electronically excited iodine emits high energy of photons when returning to natural condition this way, these photons are caught and converged and are guided along a laser beam path 26, in an optical cavity 24, and are compounded with the photon beam from other module, and are emitted from an ejector 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、化学レー
ザに係り、より詳細には、高エネルギーの化学的酸素沃
素レーザに係る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to chemical lasers and, more particularly, to high energy chemical oxygen iodine lasers.

【0002】[0002]

【従来の技術】戦域弾道ミサイルに対する有効な防衛手
段の開発は、重大な国家的防衛要件である。デザートス
トーム(Desert Storm)戦争の間に得た経験は、戦域弾道
ミサイルに対して充分な防衛手段を備える重要性を強調
している。戦域弾道ミサイルに対抗する有効なシステム
は、ミサイルの発射とブースタロケットの燃焼との間の
短い時間中に高エネルギーのレーザビームを戦域弾道ミ
サイルに向けることができれば、理論的に可能である。
戦域弾道ミサイルが最も容易に識別されそして高エネル
ギービームの被害を最も受け易いのはこの短い時間中で
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION The development of effective defenses against theater ballistic missiles is a significant national defense requirement. Experience gained during the Desert Storm war emphasizes the importance of providing adequate defense against theater ballistic missiles. An effective system to combat theater ballistic missiles is theoretically possible if a high-energy laser beam can be directed at the theater ballistic missile during the short time between the missile launch and the firing of the booster rocket.
It is during this short time that theater ballistic missiles are most easily identified and most vulnerable to high energy beams.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】戦域弾道ミサイルに対
抗する公知の兵器は、ブースタロケットが燃焼する前に
戦域弾道ミサイルの進撃を防ぐ能力に欠け、それ故、戦
域弾道ミサイルの現在の発生を破壊するのにあまり有効
でないことが分かっている。従って、ミサイルの発射と
ブースタロケットの燃焼との間の短い時間中に戦域弾道
ミサイルの進撃を防ぐことにできる戦域弾道ミサイル対
抗システムが要望されている。
Known weapons against field ballistic missiles lack the ability to prevent the advance of field ballistic missiles before the booster rocket burns, thus destroying the current occurrence of field ballistic missiles. Has proven to be less effective at doing so. Accordingly, there is a need for a battlefield ballistic missile countermeasure system that can prevent the advancement of a battlefield ballistic missile during a short time between the launch of the missile and the firing of the booster rocket.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、この要望を満
足する。本発明は、機載の戦域弾道ミサイル対抗システ
ムに設置することのできる高エネルギー化学レーザに係
る。機載のプラットホームに設置できるようにするため
に、この化学レーザは、2つ以上の個々の光子発生モジ
ュールのバンクを備え、各モジュールは、個別の光子発
生チャンバを有する。しかしながら、各々の光子発生チ
ャンバは、共通の光学空洞により光学的に相互接続さ
れ、化学レーザの全光子出力は、各光子発生モジュール
からの光子出力の和となる。
The present invention satisfies this need. The present invention relates to a high energy chemical laser that can be installed in an on-board battlefield ballistic missile countermeasure system. To enable installation on an on-board platform, the chemical laser comprises a bank of two or more individual photon generation modules, each having a separate photon generation chamber. However, each photon generation chamber is optically interconnected by a common optical cavity, and the total photon output of the chemical laser is the sum of the photon output from each photon generation module.

【0005】好ましい実施形態では、化学レーザは、化
学的酸素沃素レーザ(COIL)である。このCOIL
は、単量デルタ酸素(singlet-delta oxygen)発生区分
と、光子発生チャンバと、圧力回復区分とを有し、これ
らは全て効率を最大にすると共にサイズ及び重量を最小
にするために特別に設計される。本発明は、ミサイルの
発射とブースタロケットの燃焼との間の短い時間内に戦
域弾道ミサイルの進撃を防ぐと共にそれを破壊すること
のできる効果的な戦域弾道ミサイル対抗システムを提供
することが分かった。
In a preferred embodiment, the chemical laser is a chemical oxygen iodine laser (COIL). This COIL
Has a single-delta oxygen generation section, a photon generation chamber, and a pressure recovery section, all specially designed to maximize efficiency and minimize size and weight. Is done. The present invention has been found to provide an effective battlefield ballistic missile countermeasure system capable of preventing and destroying a battlefield ballistic missile in a short time between the launch of the missile and the firing of the booster rocket. .

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明のこれらの特徴及び効果
は、以下の説明、請求の範囲及び添付図面から容易に理
解されよう。以下、本発明の1つの実施形態及びその実
施形態の多数の変形を詳細に説明する。しかしながら、
この説明は、本発明をこれらの特定の形態に限定するも
のではない。当業者であれば、多数の他の実施形態が理
解されよう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS These features and advantages of the present invention will be readily understood from the following description, the appended claims and the accompanying drawings. Hereinafter, one embodiment of the present invention and many modifications of the embodiment will be described in detail. However,
This description is not intended to limit the invention to these particular forms. One skilled in the art will appreciate numerous other embodiments.

【0007】本発明は、機載型の戦場弾道ミサイル対抗
システムに適した高パワーの化学的レーザに係る。本発
明の化学的レーザの基本的な特徴は、それが2つ以上の
個々の光子発生モジュールのバンクで構成され、各モジ
ュールが個別の光子発生チャンバを有することである。
全ての光子発生モジュールからの全ての光子発生チャン
バは、共通の光学空洞によって光学的に接続され、従っ
て、化学的レーザの全光子出力は、各光子発生モジュー
ルからの光子出力の和となる。又、共通の光学空洞の使
用は、コヒレントな光学出力を確保する。
The present invention is directed to a high power chemical laser suitable for an airborne battlefield ballistic missile countermeasure system. A basic feature of the chemical laser of the present invention is that it consists of a bank of two or more individual photon generating modules, each having a separate photon generating chamber.
All photon generation chambers from all photon generation modules are optically connected by a common optical cavity, so that the total photon output of a chemical laser is the sum of the photon output from each photon generation module. Also, the use of a common optical cavity ensures coherent optical output.

【0008】個々のモジュールから化学的レーザを構成
することにより、もしそうでなければかさばる化学的レ
ーザを、非常に拘束された環境に設置することができ
る。更に、個々のモジュールからの化学的レーザの構成
は、保守を相当に容易にすると共に、モジュールごとに
性能低下を余裕のあるものにする。従って、個々のモジ
ュールから化学的レーザを構成することにより、高パワ
ーの化学的レーザは、初めて、機載プラットホームに有
効に搭載して機上で動作することができる。
[0008] By constructing the chemical laser from the individual modules, the otherwise bulky chemical laser can be placed in a highly confined environment. Furthermore, the configuration of the chemical laser from individual modules makes maintenance much easier and allows for permissible performance degradation for each module. Thus, by constructing a chemical laser from individual modules, a high-power chemical laser can be effectively mounted on an on-board platform and operated on-machine for the first time.

【0009】本発明の好ましい実施形態において、化学
的レーザは、「COIL」としても知られている化学的
酸素沃素レーザである。COILの基本的な動作は、一
般に良く知られており、参考としてここに取り上げる米
国特許出願第08/762,180号及び他の特許出願
(本発明と同時出願の「単量デルタ酸素発生器のための
水蒸気トラップ及び液体セパレータ(Water Vapor Trap
and Liquid Separatorfor Singlet-Delta Oxygen Gener
ator)」と題する)に特に説明されている。
In a preferred embodiment of the present invention, the chemical laser is a chemical oxygen iodine laser, also known as "COIL". The basic operation of COIL is generally well known and is incorporated by reference herein in US patent application Ser. No. 08 / 762,180 and other patent applications (“Single Delta Oxygen Generator Vapor Trap and Liquid Separator (Water Vapor Trap)
and Liquid Separator for Singlet-Delta Oxygen Gener
ator) ").

【0010】図1を参照すれば、本発明のCOIL10
の個々の光子発生モジュール8において、塩素ガス16
と塩基性過酸化水素18との反応により単量デルタ酸素
発生器14において単量デルタ酸素12が生成される。
単量デルタ酸素12は、光子発生チャンバ22において
沃素20と反応されて、電子的に励起された沃素を生成
する。電子的に励起された沃素がその自然の状態に復帰
するときに、高エネルギーの光子が放出される。これら
の光子は、捕獲され、収束され、そして共通の光学空洞
24を経てレーザビーム経路26に沿って案内され、他
の光子発生モジュール8により発生された光子ビームと
合成される。
Referring to FIG. 1, the COIL 10 of the present invention is used.
In each of the photon generation modules 8, the chlorine gas 16
Is reacted with the basic hydrogen peroxide 18 to generate single delta oxygen 12 in the single delta oxygen generator 14.
Monomeric delta oxygen 12 reacts with iodine 20 in photon generation chamber 22 to produce electronically excited iodine. High energy photons are emitted when the electronically excited iodine returns to its natural state. These photons are captured, converged, and guided along a laser beam path 26 through a common optical cavity 24 and combined with the photon beams generated by the other photon generation modules 8.

【0011】光子発生チャンバ22は、低い圧力で動作
される。従って、光子発生チャンバ22からの流出物2
7は、圧力回復システム28により光発生チャンバ22
から引き出さねばならない。本発明において、圧力回復
システム28は、拡散チャンバ29及び複数の1段イジ
ェクタ30を含む。
The photon generation chamber 22 is operated at low pressure. Therefore, the effluent 2 from the photon generation chamber 22
7 is a light recovery chamber 22 by a pressure recovery system 28.
Must be withdrawn from In the present invention, the pressure recovery system 28 includes a diffusion chamber 29 and a plurality of single-stage ejectors 30.

【0012】本発明に使用できる好ましい単量デルタ酸
素発生器14が図2に一般的に示されている。通常ヘリ
ウム又は他の不活性ガスで希釈された塩素ガス16は、
塩素分配チャンバ38から流れ込み、そしてこの技術で
良く知られた条件のもとで塩基性の過酸化水素18と接
触され、単量デルタ酸素分子12を生成する。本発明に
使用できる好ましい単量デルタ酸素発生器14は、参考
としてここに取り上げる米国特許第5,392,988
号に開示されている。このような単量デルタ酸素発生器
14において、塩基性の過酸化水素18は、公称直径が
約300ないし400ミクロンの非常に均一な小滴34
として発生器14に導入される。これらの小滴34は、
発生器14内に落下小滴ゾーン36を形成する。塩素分
配チャンバ38から落下小滴ゾーン36に塩素ガス16
が導入される。塩素ガス16は、落下する小滴34を横
切るように水平に向けられる。これにより生じる単量デ
ルタ酸素12を含む流れは、塩素分配チャンバ38とは
反対側に配置された単量デルタ酸素出口ゾーン40から
抽出される。
A preferred unitary delta oxygen generator 14 that can be used in the present invention is shown generally in FIG. Chlorine gas 16, usually diluted with helium or other inert gas,
It flows from a chlorine distribution chamber 38 and is contacted with basic hydrogen peroxide 18 under conditions well known in the art to produce monomeric delta oxygen molecules 12. A preferred unitary delta oxygen generator 14 that can be used in the present invention is US Pat. No. 5,392,988, which is incorporated herein by reference.
Issue. In such a unitary delta oxygen generator 14, the basic hydrogen peroxide 18 comprises very uniform droplets 34 having a nominal diameter of about 300 to 400 microns.
Is introduced into the generator 14. These droplets 34
A falling droplet zone 36 is formed in the generator 14. The chlorine gas 16 is supplied from the chlorine distribution chamber 38 to the falling droplet zone 36.
Is introduced. The chlorine gas 16 is directed horizontally across the falling droplets 34. The resulting stream comprising the single delta oxygen 12 is extracted from a single delta oxygen outlet zone 40 located opposite the chlorine distribution chamber 38.

【0013】塩基性過酸化水素18は、単量デルタ酸素
発生器14の底にある塩基性過酸化水素捕獲容器42を
経て除去され、そして塩基性過酸化水素ポンプ32によ
り、単量デルタ酸素発生器14の上にある小滴発生器4
4へ戻るように圧送される。通常、循環された塩基性過
酸化水素18は、塩基性過酸化水素熱交換機46におい
て冷却される。
The basic hydrogen peroxide 18 is removed via a basic hydrogen peroxide capture vessel 42 at the bottom of the unitary delta oxygen generator 14 and a unitary delta oxygen generator Droplet generator 4 on the vessel 14
It is pumped back to 4. Normally, the circulated basic hydrogen peroxide 18 is cooled in a basic hydrogen peroxide heat exchanger 46.

【0014】塩基性過酸化水素溶液18の特定の組成
は、単量デルタ酸素生成を徐々に減少するだけで溶液1
8を繰り返し再循環できるように選択される。1つの好
ましい塩基性過酸化水素溶液18が、参考としてここに
取り上げる米国特許出願第08/762,180号に開
示されている。この米国特許出願第08/762,18
0号には、互いのモル比が約3:1ないし約1:1の間
の少なくとも2つの異なる塩基より成る塩基性過酸化水
素溶液18が説明されている。好ましい実施形態では、
溶液18は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水
酸化リチウムより成る。このような好ましい塩基性過酸
化水素溶液18は、不溶性の塩を生成する性質が低く、
従って、単量デルタ酸素の発生に非常に高い割合の過酸
化水素18を使用し続けることができるので、公知の塩
基性水素溶液よりも著しく高い効率を有することが分か
った。このような好ましい塩基性過酸化水素溶液18の
使用は、機載型の戦域弾道ミサイル対抗システムをステ
ーションに保持しておく能力を著しく延長する。このよ
うな好ましい塩基性過酸化水素溶液18は、又、一貫し
た低い粘性特性を示すことも分かった。
The specific composition of the basic hydrogen peroxide solution 18 is such that only a gradual decrease in monomeric delta oxygen production is achieved.
8 is selected so that it can be recirculated repeatedly. One preferred basic hydrogen peroxide solution 18 is disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 762,180, which is incorporated herein by reference. This US patent application Ser. No. 08 / 762,18.
No. 0 describes a basic hydrogen peroxide solution 18 consisting of at least two different bases in a molar ratio to each other of between about 3: 1 and about 1: 1. In a preferred embodiment,
Solution 18 comprises sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide. Such a preferred basic hydrogen peroxide solution 18 has a low property of forming an insoluble salt,
Thus, it has been found that it has a significantly higher efficiency than known basic hydrogen solutions, since a very high proportion of hydrogen peroxide 18 can be used for the generation of monomeric delta oxygen. The use of such a preferred basic hydrogen peroxide solution 18 significantly extends the ability to maintain an on-board battlefield ballistic missile countermeasure system at the station. Such a preferred basic hydrogen peroxide solution 18 has also been found to exhibit consistently low viscosity properties.

【0015】本発明に使用できる単量デルタ酸素発生器
14の別の好ましい実施形態では、米国特許出願(参考
としてここに取り上げる本発明と同時出願の「改良され
た単量デルタ酸素発生器(Improved Singlet-Delta Oxyg
en Generator) 」と題する)に開示された新規な塩素分
配装置を使用して、公知の単量デルタ酸素発生器よりも
効率の高い単量デルタ酸素発生器14が形成される。こ
のような新規な塩素分配装置により、塩素分配チャンバ
38からの液体の持ち越しが最小にされると共に、落下
小滴ゾーン36へのより均一な塩素分配が与えられる。
このような新規な塩素分配装置が図2ないし5に示され
ている。
[0015] In another preferred embodiment of the unitary delta oxygen generator 14 that can be used in the present invention, reference is made to the United States patent application, entitled "Improved Unitary Delta Oxygen Generator (Improved). Singlet-Delta Oxyg
en generator), a single unit delta oxygen generator 14 is formed which is more efficient than known single unit delta oxygen generators. Such a new chlorine dispensing device minimizes carryover of liquid from the chlorine dispensing chamber 38 and provides a more uniform chlorine distribution to the falling droplet zone 36.
Such a novel chlorine distribution device is shown in FIGS.

【0016】塩素16は、塩素入口コンジット48によ
り塩素分配チャンバ38に送り込まれ、これらコンジッ
トは、塩素16の到来する流れを案内し、塩素分配プレ
ート52に対向配置された塩素分配チャンバ38の側壁
50に塩素が衝撃するようにする。塩素16の流入をこ
のように塩素分配チャンバ38へ向けることにより、塩
素分配チャンバ38内の塩素ガス16の均一な分布が達
成される。塩素分配プレート52は、その分配プレート
52の複数の穴54内に溜まるのを防止するために充分
に薄いプレートである。好ましくは、塩素分配プレート
52内の各穴54の前方に衝撃プレート56が配置さ
れ、落下小滴ゾーン36から塩素分配チャンバ38への
小滴の逆流を更に少なくすると共に、落下小滴ゾーン3
6への塩素16の横方向の流れが落下小滴ゾーン36を
通して非常に均一に広がるようにする。
The chlorine 16 is fed into a chlorine distribution chamber 38 by a chlorine inlet conduit 48 which guides the incoming flow of chlorine 16 and provides a side wall 50 of the chlorine distribution chamber 38 opposite the chlorine distribution plate 52. So that chlorine strikes. By directing the flow of chlorine 16 into the chlorine distribution chamber 38 in this manner, a uniform distribution of chlorine gas 16 within the chlorine distribution chamber 38 is achieved. The chlorine distribution plate 52 is a plate that is sufficiently thin to prevent accumulation in the plurality of holes 54 of the distribution plate 52. Preferably, an impact plate 56 is arranged in front of each hole 54 in the chlorine distribution plate 52 to further reduce the backflow of droplets from the falling droplet zone 36 to the chlorine distribution chamber 38 and to reduce the falling droplet zone 3
The lateral flow of chlorine 16 to 6 spreads very uniformly through the falling droplet zone 36.

【0017】塩素分配装置のこの構成により、落下小滴
ゾーン36からの液体は、塩素分配チャンバ38へ飛び
跳ねて戻らないようにほぼ防止され、そして塩素分配プ
レート52内の穴54は、飛び跳ねた液体が溜まらない
ようにする。塩素分配チャンバ38に何らかの液体が生
成する程度に対し、このような液体を除去及び排出する
ために、塩素分配チャンバ38の基部にドレイン58が
設けられる。従って、塩素16の流れに伴う落下小滴ゾ
ーン36への全ての液体の持ち越しは、効果的に防止さ
れる。
With this configuration of the chlorine distribution device, liquid from the drop droplet zone 36 is substantially prevented from jumping back into the chlorine distribution chamber 38, and holes 54 in the chlorine distribution plate 52 cause the liquid Not to collect. To the extent that any liquid is generated in the chlorine distribution chamber 38, a drain 58 is provided at the base of the chlorine distribution chamber 38 to remove and drain such liquid. Thus, carryover of all liquid to the falling droplet zone 36 with the flow of chlorine 16 is effectively prevented.

【0018】本発明に使用できる単量デルタ酸素発生器
14の別の好ましい実施形態では、発生器14は、単量
デルタ酸素12の流れから水蒸気を除去する水蒸気トラ
ップ60を更に備えている。図2及び6に示すように、
このような水トラップ60の好ましい実施形態は、単量
デルタ酸素分子12を含む流れが、約−20℃、好まし
くは約−30°F以下の温度まで冷却された過酸化水素
水の小滴62に接触することを含む。このような水トラ
ップ60が、米国特許出願(参考としてここに取り上げ
る本発明と同時に出願された「単量酸素発生器のための
水蒸気トラップ及び液体セパレータ(Water Vapor Trap
and Liquid Separator for Single Oxygen Generator)
」と題する)に開示されている。
In another preferred embodiment of the single delta oxygen generator 14 that can be used in the present invention, the generator 14 further comprises a steam trap 60 for removing water vapor from the single delta oxygen 12 stream. As shown in FIGS. 2 and 6,
A preferred embodiment of such a water trap 60 is such that the stream containing the monomeric delta oxygen molecules 12 is cooled to a temperature of about −20 ° C., preferably to about −30 ° F. or less, with a drop 62 of aqueous hydrogen peroxide. Including contacting Such a water trap 60 is described in the U.S. patent application ("Water Vapor Trap and Water Separator for Unitary Oxygen Generator" filed concurrently with the present invention incorporated herein by reference).
and Liquid Separator for Single Oxygen Generator)
Entitled ").

【0019】図6に詳細に示すように、更に別の好まし
い実施形態において、単量デルタ酸素発生器14は、水
トラップ60の下流で単量デルタ酸素分子12の流路内
に配置された一連の垂直の流れバッフル64を備えてい
る。このような流れバッフル64の使用により、単量デ
ルタ酸素12内の随伴液体小滴66は、単量デルタ酸素
発生器14の底へと除去される。
As shown in detail in FIG. 6, in yet another preferred embodiment, the single delta oxygen generator 14 comprises a series of single delta oxygen molecules 12 disposed in a flow path of the single delta oxygen molecules 12 downstream of the water trap 60. , A vertical flow baffle 64. Through the use of such a flow baffle 64, entrained liquid droplets 66 in the unitary delta oxygen 12 are removed to the bottom of the unitary delta oxygen generator 14.

【0020】単量デルタ酸素発生器14の底には、冷却
過酸化水素保持溜68が配置されていて、水トラップ6
0からの冷却過酸化水素を捕獲する。過酸化水素保持溜
68から、過酸化水素は、水トラップ再循環ポンプ70
を経て再循環され、水トラップ熱交換機72において冷
却され、そして単量デルタ酸素発生器14の頂部に配置
された小滴発生器74へと新たに供給される。
At the bottom of the single-quantity delta oxygen generator 14, a cooled hydrogen peroxide holding reservoir 68 is disposed.
Capture cold hydrogen peroxide from zero. From the hydrogen peroxide holding reservoir 68, the hydrogen peroxide is supplied to a water trap recirculation pump 70.
, Cooled in a water trap heat exchanger 72 and freshly fed to a droplet generator 74 located at the top of the unitary delta oxygen generator 14.

【0021】本発明の好ましい実施形態では、COIL
の全てのポンプが、ジェット燃料の燃焼生成物により駆
動されるガスタービンポンプ(ターボポンプ)である。
このようなターボポンプを本発明に使用することによ
り、本発明の重量要件が更に緩和される。しかしなが
ら、過酸化水素の再循環にターボポンプを使用する場合
には、再循環される過酸化水素流内における過酸化水素
の気泡の発生を最小にするように注意を払わねばならな
い。それ故、ポンプ液体の剪断を最小にするように設計
されたポンプ羽根を使用するのが好ましい。
In a preferred embodiment of the present invention, COIL
Are all gas turbine pumps (turbo pumps) driven by the combustion products of jet fuel.
The use of such a turbopump in the present invention further reduces the weight requirements of the present invention. However, if a turbo pump is used to recirculate the hydrogen peroxide, care must be taken to minimize the formation of hydrogen peroxide bubbles in the recirculated hydrogen peroxide stream. Therefore, it is preferable to use pump vanes designed to minimize pump liquid shear.

【0022】又、本発明においては、塩基性過酸化水素
再循環熱交換機46及び水トラップ熱交換機72は、フ
ラッシュするアンモニウムを冷却材として使用するのが
好ましい。フラッシュするアンモニアの使用は、最小限
の重量要件で高度な冷却を与える。航空機内には液体ア
ンモニアが保管されており、これをフラッシュして熱交
換機で冷却を与え、そして大気中に排出する。厄介な冷
却再循環装置は不要である。
In the present invention, the basic hydrogen peroxide recycle heat exchanger 46 and the water trap heat exchanger 72 preferably use the flushing ammonium as a coolant. The use of flashing ammonia provides a high degree of cooling with minimal weight requirements. Liquid ammonia is stored in the aircraft, which is flushed, cooled by a heat exchanger, and discharged to the atmosphere. No cumbersome cooling recirculation device is required.

【0023】本発明においては、単量デルタ酸素発生器
14で発生された単量デルタ酸素12は、光子発生チャ
ンバ22へ供給され、そこで、沃素ガス20に接触され
て、電気的に励起された沃素を生成する。本発明の典型
的な実施形態では、単量デルタ酸素12と沃素ガス20
との混合は、光子発生チャンバ22への入口に配置され
た化学反応剤混合ノズル78において行われる。本発明
の化学レーザ10の重量を更に減少するために、このよ
うな化学反応剤混合ノズル78は、反応剤混合状態にお
ける化学的及び浸食性の攻撃に実質的に耐える熱可塑性
又は高温ガラスファイバ樹脂のようなプラスチック材料
で作られる。このような反応剤混合ノズル78の1つの
好ましい実施形態では、プラスチックがポリエーテルイ
ミドである。この好ましい化学反応剤混合ノズルは、米
国特許出願(参考としてここに取り上げる本発明と同時
に出願された「高エネルギー化学レーザのための利得発
生器(Gain Generator for High-Energy Chemical Laso
r) 」と題する)に詳細に説明されている。プラスチッ
クの混合ノズル78を使用する別の効果は、到来する反
応沃素ガスの凝固を防止するのに、高価で且つ重量のあ
る加熱装置を必要としないことである。プラスチックの
混合ノズルは、混合ノズル78に沃素ガスが沈殿するの
を防止するに充分な熱絶縁性能を有することが分かっ
た。例えば、ポリエーテルイミドで作られたブレード8
2の浅いスキン層は、付加的な加熱を伴わずに沃素の凝
縮を防止するに充分な高い温度に到達する。更に、ポリ
エーテルイミドは、ある金属材料で作られた混合ノズル
78と同様に、単量デルタ酸素12の不活性化に触媒作
用を与えるものではない。
In the present invention, the single delta oxygen 12 generated by the single delta oxygen generator 14 is supplied to a photon generation chamber 22, where it is brought into contact with an iodine gas 20 and is electrically excited. Generates iodine. In an exemplary embodiment of the invention, a single delta oxygen 12 and iodine gas 20
Is performed at a chemical reactant mixing nozzle 78 located at the entrance to the photon generation chamber 22. In order to further reduce the weight of the chemical laser 10 of the present invention, such a chemical reactant mixing nozzle 78 is provided with a thermoplastic or high temperature glass fiber resin that substantially resists chemical and aggressive attacks in the reactant mixed state. Made of plastic material like. In one preferred embodiment of such a reactant mixing nozzle 78, the plastic is a polyetherimide. This preferred chemical reactant mixing nozzle is described in U.S. patent application Ser.
r) "). Another advantage of using a plastic mixing nozzle 78 is that expensive and heavy heating equipment is not required to prevent the solidification of the incoming reactive iodine gas. It has been found that the plastic mixing nozzle has sufficient thermal insulation performance to prevent iodine gas from precipitating in the mixing nozzle 78. For example, a blade 8 made of polyetherimide
The two shallow skin layers reach a temperature high enough to prevent iodine condensation without additional heating. Further, the polyetherimide does not catalyze the inactivation of unitary delta oxygen 12, as does mixing nozzle 78 made of certain metallic materials.

【0024】図7は、本発明に有用な光子発生チャンバ
22を示す。この光子発生チャンバ22は、光子発生チ
ャンバ22内の空洞80に配置された化学剤混合ノズル
78と、化学反応剤供給マニホールド81とを備えてい
る。ノズル78は、均一離間された平行な関係で配列さ
れた複数のブレード82と、ガス流を拘束するためにこ
れらブレードを取り巻く流れシュラウド84とを備えて
いる。ブレード82の隣接対は、ノズル78を通して延
びるノズル通路88を形成する。ノズル通路88は、入
口端90、出口端92、及び中間の喉部分94を含む。
通常、ノズル78は、少なくとも75のブレード84を
含む。
FIG. 7 shows a photon generation chamber 22 useful in the present invention. The photon generation chamber 22 includes a chemical agent mixing nozzle 78 disposed in a cavity 80 in the photon generation chamber 22, and a chemical reactant supply manifold 81. Nozzle 78 includes a plurality of blades 82 arranged in a uniform spaced parallel relationship and a flow shroud 84 surrounding the blades to constrain the gas flow. Adjacent pairs of blades 82 form nozzle passages 88 that extend through nozzles 78. The nozzle passage 88 includes an inlet end 90, an outlet end 92, and an intermediate throat portion 94.
Typically, nozzle 78 includes at least 75 blades 84.

【0025】ブレード82の両側においてブレード壁9
8に複数の穴96が形成される。通常、各ブレード82
には、少なくとも合計数百の穴96(しばしば異なる直
径を有する)が形成される。光子発生チャンバ22は、
両端壁100及び両開口端102を更に含む。光子発生
チャンバ22は、その形状がほぼ台形であり、ノズル通
路88の出口端の巾は、反応生成物27が圧力回復シス
テム28へと出るところの開放端102より狭い。端壁
100は、対向整列開口106を形成する。光学軸OA
は、化学反応剤の流れ方向Rに対してほぼ垂直に開放端
102を経て延びる。光子発生チャンバ22への沃素反
応剤20の注入は、沃素20の解離が生じるところのノ
ズル78の下流の距離を延ばすために超音波速度で行わ
れるのが好ましい。これは、光学モードを拡張し、そし
て光学成分のフラックスレベルを減少させる。
The blade wall 9 on both sides of the blade 82
A plurality of holes 96 are formed in 8. Typically, each blade 82
Are formed with a total of at least several hundred holes 96 (often with different diameters). The photon generation chamber 22
It further includes both end walls 100 and both open ends 102. The photon generation chamber 22 is substantially trapezoidal in shape and the outlet end of the nozzle passage 88 is narrower than the open end 102 where the reaction product 27 exits to the pressure recovery system 28. The end wall 100 forms an opposing alignment opening 106. Optical axis OA
Extends through the open end 102 substantially perpendicular to the flow direction R of the chemical reactant. The injection of the iodine reactant 20 into the photon generation chamber 22 is preferably performed at an ultrasonic speed to increase the distance downstream of the nozzle 78 where dissociation of the iodine 20 occurs. This extends the optical mode and reduces the flux levels of the optical components.

【0026】本発明において好ましいCOIL10にお
いては、化学反応剤混合ノズル78への単量デルタ酸素
12の均一の流れが重要である。公知の地上ベースのC
OILにおいては、単量デルタ酸素12のこのような均
一の分配は、重大な問題ではない。というのは、単量デ
ルタ酸素発生器14の単量デルタ酸素放出ポート40
が、光子発生チャンバ22を通る反応剤の流れと完全な
直線形態で整列し得るからである。しかしながら、機載
プラットホームの拘束状態では、単量デルタ酸素出口ポ
ート40と光子発生チャンバ22を通る反応剤の流れと
の間のこのような直線的整列がスペース及び長さの制約
に対して実際的でないことが分かった。従って、単量デ
ルタ酸素発生器14に生成される単量デルタ酸素12の
流れと光子発生チャンバ22を通る反応剤の流れとの間
に、約60ないし約120°の角度が必要とされる。図
2及び8に示す典型的な実施形態では、この角度が約9
0°である。レーザビームの安定化制御の理由で、下方
に約90°の角度があって、光子発生チャンバ22を通
る流れが下方に一般的に垂直となるようにするのが好ま
しいと分かった。
In the preferred COIL 10 of the present invention, a uniform flow of the unitary delta oxygen 12 to the chemical reactant mixing nozzle 78 is important. Known ground-based C
In OIL, such a uniform distribution of single delta oxygen 12 is not a significant problem. This is because the single delta oxygen release port 40 of the single delta oxygen generator 14
Can be aligned in a perfectly linear fashion with the flow of the reactants through the photon generation chamber 22. However, in the constrained state of the on-board platform, such a linear alignment between the unitary delta oxygen outlet port 40 and the flow of the reactants through the photon generation chamber 22 is practical for space and length constraints. It turns out that it is not. Thus, an angle of between about 60 and about 120 ° is required between the flow of the monomeric delta oxygen 12 produced in the monomeric delta oxygen generator 14 and the flow of the reactants through the photon generation chamber 22. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 8, this angle is about 9
0 °. For reasons of laser beam stabilization control, it has been found preferable to have an angle of about 90 ° below so that the flow through the photon generation chamber 22 is generally vertical below.

【0027】化学反応剤混合ノズル78への入口に必要
とされる所要の均一な単量デルタ酸素の流れ分布を達成
するために、単量デルタ酸素発生器14からの単量デル
タ酸素流の層流特性を維持する中空コネクタ110が必
要とされる。図8に示すように、円筒状の分離バルブ1
12は、単量デルタ酸素12の流れを90°の屈曲部を
めぐるように案内する。バルブ112は、複数のカーブ
した内部の流れバッフル116を更に備えた中空コネク
タ114に設置される。
To achieve the required uniform mono-delta oxygen flow distribution required at the inlet to the chemical reactant mixing nozzle 78, a layer of mono-delta oxygen flow from the mono-delta oxygen generator 14 is formed. A need exists for a hollow connector 110 that maintains flow characteristics. As shown in FIG. 8, the cylindrical separation valve 1
12 guides the flow of single delta oxygen 12 around the 90 ° bend. The valve 112 is mounted on a hollow connector 114 further comprising a plurality of curved internal flow baffles 116.

【0028】本発明の化学的レーザに使用できるCOI
Lプロセスは、実質的に低い圧力で動作する。従って、
光子発生チャンバ22からの反応生成物27は、チャン
バ22から引出し、そして周囲圧力で機載プラットホー
ムの外部へ排気しなければならない。典型的な動作条件
のもとでは、光子発生チャンバ22と周囲圧力との間の
圧力差が0.2気圧より大きく、そしてしばしば0.3
気圧より大きくなる。
COI usable for the chemical laser of the present invention
The L process operates at substantially lower pressure. Therefore,
Reaction products 27 from the photon generation chamber 22 must be withdrawn from the chamber 22 and exhausted at ambient pressure to the outside of the onboard platform. Under typical operating conditions, the pressure difference between the photon generation chamber 22 and ambient pressure is greater than 0.2 atm, and often
It becomes larger than atmospheric pressure.

【0029】光子発生チャンバ22から反応生成物27
を引き出して排気するために、図9ないし11に示され
そして米国特許出願(参考としてここに取り上げる本発
明と同時に出願された「高性能イジェクタ及び圧力回復
方法(High Performance Ejector and Pressure Recover
y Method) 」と題する)に開示された圧力回復システム
28が使用される。
From the photon generation chamber 22, the reaction product 27
9 to 11 and a U.S. patent application ("High Performance Ejector and Pressure Recover Method"), filed concurrently with the present invention, which is hereby incorporated by reference.
y Method) ").

【0030】本発明に使用できる好ましい圧力回復シス
テム28において、この圧力回復システム28は、複数
の1段イジェクタ30を備えている。1つの好ましい実
施形態では、各光子発生モジュール22は、並列に動作
する6個の1段イジェクタ30を備えている。本発明に
おいては、好ましいイジェクタ30は、重量要件を最小
にするために炭素−炭素ファイバ材料で実質的に構成さ
れる。炭素−炭素ファイバ材料の酸化による劣化を最小
にするために、酸化防止被膜を使用することができる。
In a preferred pressure recovery system 28 that can be used in the present invention, the pressure recovery system 28 includes a plurality of one-stage ejectors 30. In one preferred embodiment, each photon generation module 22 includes six one-stage ejectors 30 operating in parallel. In the present invention, the preferred ejector 30 is substantially constructed of carbon-carbon fiber material to minimize weight requirements. To minimize the degradation of the carbon-carbon fiber material due to oxidation, an antioxidant coating can be used.

【0031】各イジェクタ30の効率を最大にするため
に、各イジェクタ30に使用できる一次ガス120は、
分解した過酸化水素と、炭化水素燃料、例えば、JP−
8のような航空機又はジェット燃料との反応により発生
される超音波流である。分解した過酸化水素は、一般に
70%ないし95%(重量で)純度の過酸化水素であ
り、これは、高い温度及び圧力において水と酸素に触媒
分解される。銀系のスクリーンメッシュ触媒をこの目的
で使用できる。分解される過酸化水素が純度約85%
(重量で)以上の過酸化水素で開始される場合には、J
P−8のような航空機又はジェット燃料とのその反応が
自己点火であり、従って、点火装置の必要性が排除され
る。
To maximize the efficiency of each ejector 30, the primary gas 120 that can be used for each ejector 30 is:
Decomposed hydrogen peroxide and hydrocarbon fuel such as JP-
8 is an ultrasonic flow generated by reaction with aircraft or jet fuel. The decomposed hydrogen peroxide is generally 70% to 95% (by weight) pure hydrogen peroxide, which is catalyzed to water and oxygen at elevated temperatures and pressures. A silver based screen mesh catalyst can be used for this purpose. Hydrogen peroxide decomposed is about 85% pure
If started with more than (by weight) hydrogen peroxide, J
Its reaction with aircraft or jet fuel, such as P-8, is auto-ignition, thus eliminating the need for an igniter.

【0032】図10に示すように、一次ガス120の超
音波流は、充満部29内に配置された一次ガス発生器1
16において発生される。一次ガス120は、次いで、
各イジェクタ30の喉部128へ向けられる。一次ガス
発生器116の熱による劣化を最小にするために、一次
ガス発生器116は、外部ジャケット(図示せず)に流
れる冷却材により冷却することができる。重量要件を最
小にしそして熱効率を最大にするために、好ましい冷却
材は、炭化水素燃料である。
As shown in FIG. 10, the ultrasonic flow of the primary gas 120 is applied to the primary gas generator 1 placed in the filling section 29.
Generated at 16. The primary gas 120 is then
It is directed to the throat 128 of each ejector 30. In order to minimize thermal degradation of the primary gas generator 116, the primary gas generator 116 can be cooled by coolant flowing in an outer jacket (not shown). Preferred coolants are hydrocarbon fuels to minimize weight requirements and maximize thermal efficiency.

【0033】各イジェクタ30の入口部122におい
て、光子発生チャンバ22からの反応生成物27は、一
次ガス120と混合される。合成されたガス流126
は、次いで、イジェクタ30の喉128へ超音波的に送
信される。イジェクタ30の喉128はイジェクタ30
の出口部130へと延びるにつれて、イジェクタ30内
の流れは徐々にサブソニックとなる。このようなサブソ
ニック流は、機載プラットホームの底に配置された排出
整形部133を経て機載プラットホームから排出され
る。
At the inlet 122 of each ejector 30, the reaction products 27 from the photon generation chamber 22 are mixed with the primary gas 120. Synthesized gas stream 126
Is then transmitted ultrasonically to the throat 128 of the ejector 30. The throat 128 of the ejector 30 is the ejector 30
, The flow in the ejector 30 gradually becomes subsonic. Such a subsonic flow is discharged from the on-board platform via a discharge shaping section 133 arranged at the bottom of the on-board platform.

【0034】多数の1段イジェクタ30を使用すること
により、2段イジェクタ(受け入れられないほどの過剰
な長さをもつ)が排除される。炭素−炭素ファイバ材料
の使用は、重量要件を最小にし、そして分解した過酸化
水素/炭化水素燃料の使用はイジェクタの効率を最大に
する。上記のように、光子発生モジュールの各々は、化
学レーザにおいて良く知られた高エネルギーの光子ビー
ム26を発生し、このような光子ビームは、本発明にお
いて光子発生チャンバ22内の化学反応剤の流れを横切
るように収束され、各光子発生チャンバ22からの(各
光子発生モジュール8からの)各光子ビーム26は、横
方向に光学的に接続されて、単一の超高エネルギーのレ
ーザビーム26を形成する。一般的にこの技術で良く知
られた適当な光学装置がこの目的に使用される。
The use of multiple one-stage ejectors 30 eliminates two-stage ejectors (having an unacceptably excessive length). The use of carbon-carbon fiber material minimizes weight requirements, and the use of cracked hydrogen peroxide / hydrocarbon fuel maximizes ejector efficiency. As described above, each of the photon generation modules generates a high energy photon beam 26, as is well known in chemical lasers, and such a photon beam is used in the present invention for the flow of chemical reactants within photon generation chamber 22. And each photon beam 26 from each photon generation chamber 22 (from each photon generation module 8) is optically connected laterally to form a single ultra-high energy laser beam 26. Form. Generally, suitable optical devices well known in the art are used for this purpose.

【0035】レーザビームが個々の光子発生モジュール
8の多数のバンク134から構成される場合には、上流
のバンク134からのレーザビーム26が反転された後
に、下流のバンク134に発生されたレーザビームと合
成されるのが好ましい。これは、光子発生チャンバ22
を通る反応剤の流れが下向きである本発明の実施形態で
は、各光子発生モジュール8に発生される光子エネルギ
ーは、チャンバ22の上部付近の方が、チャンバ22の
下部よりも強度が高くなる傾向があるからである。これ
は、光子発生チャンバ22内の光子発生反応剤間の反応
率が、チャンバ22の入口の方が出口より大きいからで
ある。従って、このような各光子発生モジュール8を出
る光子ビーム26は、その上部の方がその下部よりも強
度が高くなる。それ故、得られる合成レーザビームの強
度を等化するために、上流バンク134に発生されたレ
ーザビーム26を反転し(その高エネルギー成分がビー
ムの下部にくるようにし)た後に、下流バンク134か
らのレーザビーム26と合成するのが好ましい。レーザ
ビーム26の反転は、公知の標準的な光学技術によって
実行される。
If the laser beam is composed of a number of banks 134 of individual photon generating modules 8, the laser beam 26 generated from the downstream bank 134 is inverted after the laser beam 26 from the upstream bank 134 is inverted. Is preferably synthesized. This is the photon generation chamber 22
In the embodiment of the present invention in which the flow of the reactant through is downward, the photon energy generated in each photon generating module 8 tends to be higher near the upper part of the chamber 22 than at the lower part of the chamber 22. Because there is. This is because the reaction rate between the photon generating reactants in the photon generating chamber 22 is larger at the inlet of the chamber 22 than at the outlet. Thus, the photon beam 26 exiting each such photon generation module 8 is higher in intensity at its upper part than at its lower part. Therefore, in order to equalize the intensity of the resulting combined laser beam, after inverting the laser beam 26 generated in the upstream bank 134 (so that its high energy component is at the bottom of the beam), the downstream bank 134 It is preferable to combine with the laser beam 26 from. Reversal of the laser beam 26 is performed by standard optical techniques known in the art.

【0036】図12及び13は、航空機140に搭載さ
れた本発明の化学レーザ10の典型的な組合せを示す。
図12及び13に示す本発明は、光子発生モジュール8
の2つのバンク134を備え、各バンク134は7個の
モジュール8を含む。航空機140の最後尾には、メイ
ンデッキ入口ドア142と、過酸化水素の内部タンク1
44及びJP−8の内部タンク146とが示されてい
る。光子発生モジュール8の直後に後部光学ベンチ14
8が示されている。2つのバンク134の間には狭い通
路150が配置されている。
FIGS. 12 and 13 show a typical combination of the chemical laser 10 of the present invention mounted on an aircraft 140.
The present invention shown in FIGS.
And each bank 134 includes seven modules 8. At the end of the aircraft 140, the main deck entrance door 142 and the hydrogen peroxide internal tank 1
44 and the internal tank 146 of JP-8 are shown. Immediately after the photon generation module 8, the rear optical bench 14
8 is shown. A narrow passage 150 is arranged between the two banks 134.

【0037】又、航空機140の最後尾には、航空機1
40の下部へ出入りするための出入りハッチ154、後
部コンパートメントドア156、及び側部貨物ドア15
8も示されている。又、光子発生モジュール8の真下に
は、排気整形部133も示されている。光子発生モジュ
ール8の2つのバンクの下には、塩素気化器160、入
口スクープ162及び塩素タンク164が示されてい
る。光子発生モジュール8の直前には、中間光学ベンチ
166、ヘリウムタンク168、過酸化水素タンク16
9及びアンモニアタンク170が示されている。
At the end of aircraft 140, aircraft 1
Access hatch 154, rear compartment door 156, and side cargo door 15 for entering and exiting the lower portion of 40
8 is also shown. Exhaust shaping section 133 is also shown directly below photon generating module 8. Beneath the two banks of the photon generation module 8, a chlorine vaporizer 160, an inlet scoop 162 and a chlorine tank 164 are shown. Immediately before the photon generating module 8, an intermediate optical bench 166, a helium tank 168, a hydrogen peroxide tank 16
9 and the ammonia tank 170 are shown.

【0038】ヘリウム及びアンモニアタンク168及び
170の前方には、メインデッキ入口ドア172、個人
用保管ロッカー174、調理室175、装置保管ロッカ
ー176、寝台178及びインターロック180があ
る。又、ヘリウム及びアンモニアタンク168及び17
0の前方には、戦闘マネージメントE/Eラック18
2、及びレーザデバイスE/Eラック184も示されて
いる。
In front of the helium and ammonia tanks 168 and 170 are a main deck entrance door 172, a personal storage locker 174, a cooking chamber 175, a device storage locker 176, a bed 178, and an interlock 180. Helium and ammonia tanks 168 and 17
In front of 0, battle management E / E rack 18
2 and a laser device E / E rack 184 are also shown.

【0039】又、金庫186、戦闘マネージメント乗員
ステーション188、戦闘マネージメントシステム装置
ラック190、座席192、座席トラック194、分離
カーテン196、トイレ197、前方階段198、乗員
入口ドア200、及びメインデッキ入口ドア202も示
されている。レーザビームチューブ204は、中間の光
学ベンチ166から航空機140の前方端を経て航空機
の先頭部206へと延びている。航空機の先頭部206
にはビーム指向ターレット組立体208がある。
Also, a safe 186, a battle management crew station 188, a battle management system equipment rack 190, a seat 192, a seat truck 194, a separation curtain 196, a toilet 197, a front stair 198, a passenger entrance door 200, and a main deck entrance door 202. Are also shown. The laser beam tube 204 extends from the intermediate optical bench 166 through the forward end of the aircraft 140 to the head 206 of the aircraft. Aircraft head 206
Has a beam directing turret assembly 208.

【0040】レーザビームチューブ204に沿って、材
料ウインドウ210がある。レーザビーム204とビー
ム指向ターレット組立体208との間には、前方光学ベ
ンチ212がある。航空機140の前方端には、ビーム
コントロールシステムE/Eラック214、本体整形部
216、滑動路218、受動的流れ制御装置220、ス
ポイラー222、天気レーザ224、及びレーザ装置電
子ラック226も示されている。航空機140の前方端
及び航空機140の上部には、ターゲットレンジャー/
タイパー228が配置される。ビーム指向ターレット組
立体208の直後には、前方材料ウインドウ230があ
る。
Along the laser beam tube 204 is a material window 210. Between the laser beam 204 and the beam directing turret assembly 208 is a front optical bench 212. Also shown at the forward end of the aircraft 140 is a beam control system E / E rack 214, body shaping section 216, runway 218, passive flow controller 220, spoiler 222, weather laser 224, and laser device electronics rack 226. I have. At the forward end of aircraft 140 and at the top of aircraft 140 are target rangers /
A typer 228 is arranged. Immediately following the beam directing turret assembly 208 is a front material window 230.

【0041】図14に示すように、本発明の化学レーザ
10は、トラック、トレーラ、鉄道車両又は同様の装置
のような地上ベースの運搬装置232にも設置できる。
以上、本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定する
本発明の範囲から逸脱せずに多数の構造上の変更や適用
が考えられることが当業者に明らかであろう。
As shown in FIG. 14, the chemical laser 10 of the present invention can also be installed on a ground-based transport device 232 such as a truck, trailer, railcar or similar device.
Having described the invention, it will be apparent to those skilled in the art that numerous structural modifications and adaptations are possible without departing from the scope of the invention as defined in the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の特徴を組み込んだ化学的酸素沃素レー
ザを示す図である。
FIG. 1 illustrates a chemical oxygen iodine laser incorporating features of the present invention.

【図2】本発明の特徴を組み込んだ単量デルタ酸素発生
器の断面側面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional side view of a unitary delta oxygen generator incorporating features of the present invention.

【図3】図2に示す単量デルタ酸素発生器に使用できる
分配プレートを図2の3−3線に沿って示した前面図で
ある。
FIG. 3 is a front view of a distribution plate that can be used in the single-quantity delta oxygen generator shown in FIG. 2, taken along line 3-3 in FIG.

【図4】図3に示す分配プレートに使用できる穴及び衝
撃プレートの詳細図である。
FIG. 4 is a detailed view of holes and impact plates that can be used in the distribution plate shown in FIG.

【図5】図4に示す穴及び衝撃プレートの断面側面図で
ある。
FIG. 5 is a cross-sectional side view of the hole and the impact plate shown in FIG. 4;

【図6】図2に示す単量デルタ酸素発生器に使用できる
水トラップ/衝撃バッフル組合体の詳細な斜視図であ
る。
FIG. 6 is a detailed perspective view of a water trap / impact baffle combination that can be used with the single dose delta oxygen generator shown in FIG.

【図7】本発明の特徴を組み込んだ化学的酸素沃素レー
ザに使用できる光子発生器を示す部分断面斜視図であ
る。
FIG. 7 is a partial cross-sectional perspective view showing a photon generator that can be used in a chemical oxygen iodine laser incorporating features of the present invention.

【図8】本発明の特徴を組み込んだ化学的酸素沃素レー
ザの単量デルタ酸素発生器及び光子発生器を接続する接
続コンジットの断面側面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional side view of a connecting conduit connecting a single delta oxygen generator and a photon generator of a chemical oxygen iodine laser incorporating features of the present invention.

【図9】本発明に使用できるイジェクタの斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view of an ejector that can be used in the present invention.

【図10】本発明に使用できる別のイジェクタの断面側
面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional side view of another ejector that can be used in the present invention.

【図11A】本発明の特徴を組み込んだ化学的酸素沃素
レーザに使用できる圧力回復システムの斜視図である。
FIG. 11A is a perspective view of a pressure recovery system that can be used with a chemical oxygen iodine laser incorporating features of the present invention.

【図11B】図11Aに示す圧力回復システムのガス発
生器部分を示す斜視図である。
FIG. 11B is a perspective view showing a gas generator portion of the pressure recovery system shown in FIG. 11A.

【図12】本発明の特徴を組み込んだ航空機に搭載され
る化学的酸素沃素レーザを示す部分断面平面図である。
FIG. 12 is a partial cross-sectional plan view illustrating a chemical oxygen iodine laser mounted on an aircraft incorporating features of the present invention.

【図13】図12に示す航空機搭載の化学的酸素沃素レ
ーザの部分断面側面図である。
FIG. 13 is a partial cross-sectional side view of the aircraft-mounted chemical oxygen iodine laser shown in FIG.

【図14】本発明の特徴を組み込んだ地上ベースの運搬
装置に搭載された化学的酸素沃素レーザの断面側面図で
ある。
FIG. 14 is a cross-sectional side view of a chemical oxygen iodine laser mounted on a ground-based transport incorporating features of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 光子発生モジュール 10 化学的酸素沃素レーザ(COIL) 12 単量デルタ酸素 14 単量デルタ酸素発生器 16 塩素ガス 18 塩基性過酸化水素 20 沃素 22 光子発生チャンバ 24 共通の光学空洞 26 レーザビーム経路 28 圧力回復システム 29 拡散チャンバ 30 1段イジェクタ 34 小滴 36 落下小滴ゾーン 38 塩素分配チャンバ 40 ノズル 44 小滴発生器 46 過酸化水素熱交換機 52 塩素分配プレート 54 穴 60 水蒸気トラップ 8 Photon Generation Module 10 Chemical Oxygen Iodine Laser (COIL) 12 Monomeric Delta Oxygen 14 Monomeric Delta Oxygen Generator 16 Chlorine Gas 18 Basic Hydrogen Peroxide 20 Iodine 22 Photon Generation Chamber 24 Common Optical Cavity 26 Laser Beam Path 28 Pressure recovery system 29 Diffusion chamber 30 One-stage ejector 34 Droplet 36 Droplet drop zone 38 Chlorine distribution chamber 40 Nozzle 44 Droplet generator 46 Hydrogen peroxide heat exchanger 52 Chlorine distribution plate 54 Hole 60 Steam trap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ ダブリュー クレンデニング ジュニア アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90505 トーランス レッドビーム アベ ニュー 22515 (72)発明者 ロバート ジェイ デイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90274 ローリング ヒルズ エステータ ス ポニー レーン 22 (72)発明者 ゲアリー シー クープ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90266 マンハッタン ビーチ サーティ ース ストリート 636 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Charles W. Krenden Jr., USA 90505 Torrance Redbeam Avenue 22515 (72) Inventor Robert Jay Day USA 90274 Rolling Hills Estates Pony Lane 22 (72) Inventor Gary Seacoup United States California 90266 Manhattan Beach Thirty Street 636

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機載型戦域弾道ミサイル対抗システムに
使用するのに適した高パワーの化学レーザにおいて、こ
の化学レーザは、2つ以上の個々の光子発生モジュール
のバンクより成るCOILであり、各モジュールは、個
別の光子発生チャンバを有し、全ての光子発生チャンバ
は、化学レーザの全光子出力が各光子発生モジュールか
らの光子出力の和となるように光学的に接続されること
を特徴とする化学レーザ。
1. A high power chemical laser suitable for use in an airborne battlefield ballistic missile countermeasure system, wherein the chemical laser is a COIL comprising a bank of two or more individual photon generating modules. The modules have separate photon generation chambers, and all photon generation chambers are optically connected such that the total photon output of the chemical laser is the sum of the photon output from each photon generation module. Chemical laser.
【請求項2】 光子発生モジュールの2つ以上のバンク
より成り、各バンクからの全光子出力が単一平面に配置
された経路に沿って合成されて、化学レーザの全光子出
力が光子発生モジュールの各バンクからの光子出力の和
となるようにする請求項1に記載の化学レーザ。
2. The photon generation module comprising two or more banks of photon generation modules, wherein the total photon output from each bank is combined along a path arranged in a single plane, and the total photon output of the chemical laser is generated by the photon generation module. 2. The chemical laser according to claim 1, wherein the sum is the sum of photon outputs from the respective banks.
【請求項3】 第1バンク及び第2バンクを備え、各バ
ンクからの全光子出力は光子ビームの形態で放射され、
そして第1バンクから放射される光子ビームは反転され
て、第2バンクから放射される光子ビームと合成される
請求項2に記載の化学レーザ。
3. A system comprising a first bank and a second bank, wherein the total photon output from each bank is emitted in the form of a photon beam;
The chemical laser according to claim 2, wherein the photon beam emitted from the first bank is inverted and combined with the photon beam emitted from the second bank.
【請求項4】 各光子発生モジュールは、単量デルタ酸
素発生器及び光子発生チャンバを有し、単量デルタ酸素
発生器に発生された単量デルタ酸素は、光子発生チャン
バの上で単量デルタ酸素発生器から、光子発生チャンバ
を通る反応剤の流れに対して約60°ないし約120°
の角度で放射される請求項1に記載の化学レーザ。
4. Each photon generation module has a single-quantity delta oxygen generator and a photon generation chamber, and the single-quantity delta oxygen generated in the single-quantity delta oxygen generator is converted to a single-quantity delta oxygen above the photon generation chamber. About 60 ° to about 120 ° relative to the flow of reactants from the oxygen generator through the photon generation chamber
2. The chemical laser according to claim 1, wherein the laser is emitted at an angle.
【請求項5】 単量デルタ酸素発生器は、単量デルタ酸
素の流れを実質的に層流状態に維持する中空コネクタに
より光子発生チャンバに流体密に接続される請求項4に
記載の化学レーザ。
5. The chemical laser according to claim 4, wherein the unitary delta oxygen generator is fluid-tightly connected to the photon generation chamber by a hollow connector that maintains the flow of unitary delta oxygen in a substantially laminar state. .
【請求項6】 上記中空コネクタは、複数のカーブした
内部流れバッフルを含む請求項5に記載の化学レーザ。
6. The chemical laser of claim 5, wherein said hollow connector includes a plurality of curved internal flow baffles.
【請求項7】 単量デルタ酸素発生器は、過酸化水素
と、互いのモル比が約3:1ないし約1:1の少なくと
も2つの異なる塩基とを含む溶液と、塩素との反応によ
り単量デルタ酸素を発生する請求項4に記載の化学レー
ザ。
7. A unitary delta oxygen generator is provided by the reaction of chlorine with a solution comprising hydrogen peroxide and at least two different bases in a molar ratio of each other of about 3: 1 to about 1: 1. 5. The chemical laser according to claim 4, wherein the laser generates quantity delta oxygen.
【請求項8】 上記溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム及び水酸化リチウムを含む請求項7に記載の化
学レーザ。
8. The chemical laser according to claim 7, wherein said solution contains sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide.
【請求項9】 上記塩素は、液体の持ち越しを防止する
手段を有する塩素注入マニホールドにより単量デルタ酸
素発生器へ送られる請求項4に記載の化学レーザ。
9. The chemical laser of claim 4 wherein said chlorine is sent to a unitary delta oxygen generator by a chlorine injection manifold having means for preventing liquid carryover.
【請求項10】 生成された単量デルタ酸素を含む流れ
を、温度が約−20℃より低い過酸化水素の小滴に接触
させることにより、単量デルタ酸素発生器に生成された
単量デルタ酸素から水蒸気を除去する水トラップを更に
備えた請求項4に記載の化学レーザ。
10. A unitary delta oxygen generator produced by contacting a stream comprising the produced unitary delta oxygen with droplets of hydrogen peroxide having a temperature of less than about -20 ° C. The chemical laser according to claim 4, further comprising a water trap for removing water vapor from oxygen.
【請求項11】 生成された単量デルタ酸素を含む流れ
を、水蒸気トラップの下流に配置された複数の至近離間
された流れバッフルに接触させて通過することにより、
単量デルタ酸素発生器に生成された単量デルタ酸素を含
む流れから液体小滴が除去される請求項10に記載の化
学レーザ。
11. A method comprising passing a stream comprising the generated single delta oxygen in contact with a plurality of closely spaced flow baffles located downstream of a steam trap.
11. The chemical laser according to claim 10, wherein liquid droplets are removed from a stream comprising single delta oxygen generated in a single delta oxygen generator.
【請求項12】 化学レーザに発生された少なくとも1
つの液体流が、ガスタービンにより駆動されるポンプで
圧送される請求項1に記載の化学レーザ。
12. At least one of the chemical lasers
2. The chemical laser according to claim 1, wherein the two liquid streams are pumped by a pump driven by a gas turbine.
【請求項13】 ガスタービンにより駆動されるポンプ
で圧送される液体は過酸化水素流であり、そしてポンプ
の羽根ブレードは、過酸化水素気泡を実質的に発生しな
いように設計される請求項12に記載の化学レーザ。
13. The liquid pumped by a gas turbine driven pump is a stream of hydrogen peroxide, and the blades of the pump are designed to generate substantially no hydrogen peroxide bubbles. A chemical laser according to claim 1.
【請求項14】 化学レーザに発生された少なくとも1
つの液体流は、フラッシュする液体アンモニアとの熱接
触により冷却される請求項1に記載の化学レーザ。
14. The at least one laser generated by a chemical laser.
The chemical laser according to claim 1, wherein the two liquid streams are cooled by thermal contact with the flashing liquid ammonia.
【請求項15】 各光子発生モジュールは光子発生チャ
ンバを有し、そしてその光子発生チャンバは、反応剤混
合状態において化学的及び浸食性攻撃に実質的に耐える
プラスチックで作られた複数の反応剤混合ノズルを含む
請求項1に記載の化学レーザ。
15. Each photon generation module has a photon generation chamber, and the photon generation chamber is comprised of a plurality of reactant mixes made of plastic that substantially resist chemical and erosive attacks in the reactant mix. The chemical laser according to claim 1, comprising a nozzle.
【請求項16】 上記プラスチックは、ポリエーテルイ
ミドである請求項15に記載の化学レーザ。
16. The chemical laser according to claim 15, wherein the plastic is polyetherimide.
【請求項17】 各光子発生モジュールは、光子発生器
から反応生成物を引き出す圧力回復システムを有し、そ
してこの圧力回復システムは、並列に配置された複数の
イジェクタを含む請求項1に記載の化学レーザ。
17. The apparatus of claim 1, wherein each photon generation module has a pressure recovery system that draws a reaction product from the photon generator, and the pressure recovery system includes a plurality of ejectors arranged in parallel. Chemical laser.
【請求項18】 上記イジェクタは、実質的に炭素−炭
素ファイバ複合材料より成る請求項17に記載の化学レ
ーザ。
18. The chemical laser of claim 17, wherein said ejector is substantially comprised of a carbon-carbon fiber composite.
【請求項19】 上記並列イジェクタの数は少なくとも
4つであり、そして各イジェクタは、光子発生チャンバ
から反応剤を除去しそしてこれら反応剤を、光子発生チ
ャンバ内の圧力より少なくとも約0.2気圧高い圧力を
有する排出ゾーンへ排出する請求項17に記載の化学レ
ーザ。
19. The number of said parallel ejectors is at least four, and each ejector removes reactants from the photon generation chamber and dissipates the reactants at least about 0.2 atmospheres above the pressure in the photon generation chamber. 18. The chemical laser according to claim 17, discharging to a discharge zone having a high pressure.
【請求項20】 上記イジェクタは、分解した過酸化水
素及びジェット燃料の反応生成物により駆動される請求
項17に記載の化学レーザ。
20. The chemical laser of claim 17, wherein said ejector is driven by a reaction product of decomposed hydrogen peroxide and jet fuel.
【請求項21】 上記イジェクタは、分解した85%過
酸化水素及びジェット燃料の反応生成物により駆動され
る請求項20に記載の化学レーザ。
21. The chemical laser of claim 20, wherein said ejector is driven by a reaction product of decomposed 85% hydrogen peroxide and jet fuel.
【請求項22】 上記化学レーザは、機載装置に設置さ
れる請求項1に記載の化学レーザ。
22. The chemical laser according to claim 1, wherein the chemical laser is installed in an on-board device.
【請求項23】 上記化学レーザは、航空機に設置され
る請求項22に記載の化学レーザ。
23. The chemical laser according to claim 22, wherein the chemical laser is installed on an aircraft.
【請求項24】 上記化学レーザは、地上ベースの運搬
装置に設置される請求項1に記載の化学レーザ。
24. The chemical laser according to claim 1, wherein the chemical laser is installed on a ground-based transport device.
【請求項25】 機載型戦域弾道ミサイル対抗システム
に設置される高パワーの化学レーザにおいて、この化学
レーザは、2つ以上の個々の光子発生モジュールのバン
クより成り、各モジュールは、個別の光子発生チャンバ
を有し、全ての光子発生チャンバは、化学レーザの全光
子出力が各光子発生モジュールからの光子出力の和とな
るように光学的に接続されることを特徴とする化学レー
ザ。
25. A high power chemical laser installed in an airborne field ballistic missile countermeasure system, wherein the chemical laser comprises a bank of two or more individual photon generating modules, each module comprising a separate photon generating module. A chemical laser having a generation chamber, wherein all photon generation chambers are optically connected such that the total photon output of the chemical laser is the sum of the photon output from each photon generation module.
【請求項26】 上記化学レーザは、航空機に設置され
る請求項25に記載の化学レーザ。
26. The chemical laser according to claim 25, wherein the chemical laser is installed on an aircraft.
JP19145098A 1997-07-09 1998-07-07 High energy mounting-on-machine-type chemical oxygen iodine laser Pending JPH11118396A (en)

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US89071497A 1997-07-09 1997-07-09
US09/009,617 US5974072A (en) 1997-07-09 1998-01-20 High energy airborne coil laser
US08/890714 1998-01-20
US09/009617 1998-01-20

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