RU2761263C1 - Laser jet engine - Google Patents
Laser jet engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2761263C1 RU2761263C1 RU2021106912A RU2021106912A RU2761263C1 RU 2761263 C1 RU2761263 C1 RU 2761263C1 RU 2021106912 A RU2021106912 A RU 2021106912A RU 2021106912 A RU2021106912 A RU 2021106912A RU 2761263 C1 RU2761263 C1 RU 2761263C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- radiation
- jet
- engine
- working medium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
Abstract
Description
Изобретение относится к технике реактивных двигательных установок, в частности к созданию наноразмерных лазерных реактивных двигателей.The invention relates to the technique of jet propulsion systems, in particular to the creation of nanoscale laser jet engines.
Способ лазерной тяги основывается на использовании энергии удаленного лазерного источника. Лазерное излучение, например, с поверхности Земли или спутника фокусируется на поверхности рабочего тела (мишени), испаряя и даже ионизируя часть материала, создаёт удельный импульс гораздо выше, по сравнению с классическими химическими, электротермическими и солнечными тепловыми ракетными двигателями. Особенностью процессов формирования лазерной тяги является то, что они возникают под воздействием интенсивного лазерного излучения. Обеспечение энергетической эффективности лазерной тяги и экономии топлива являются основной задачей в разработке современных лазерных систем реактивной тяги [Резунков, Ю.А. Лазерная реактивная тяга. Обзор исследований / Ю.А. Резунков // Оптический журнал. – 2007. – Т. 74, № 8. – С. 20–32]. Эффективность формирования тяги двигателя зависит от потерь передачи лазерной энергии к лазерному двигателю, эффективности фокусировки (концентрации) излучения на рабочее тело.The laser thrust method is based on the use of the energy of a distant laser source. Laser radiation, for example, from the surface of the Earth or a satellite, is focused on the surface of the working fluid (target), evaporating and even ionizing part of the material, creating a specific impulse much higher in comparison with classical chemical, electrothermal and solar thermal rocket engines. A feature of the processes of formation of laser thrust is that they arise under the influence of intense laser radiation. Ensuring the energy efficiency of laser thrust and fuel economy is the main task in the development of modern laser jet thrust systems [Rezunkov, Yu.A. Laser jet thrust. Research review / Yu.A. Rezunkov // Optical journal. - 2007. - T. 74, No. 8. - S. 20–32]. The efficiency of the engine thrust formation depends on the losses in the transmission of laser energy to the laser engine, the efficiency of focusing (concentration) of radiation on the working medium.
Известны различные конструкции лазерных двигателей как непрерывного, так и импульсно-периодического действия, например, [Ф.В. Бункин, А.М. Прохоров. Использование лазерного источника энергии для создания реактивной тяги // Успехи физических наук, 1976, 119, с.425–446; Патент США 4036012, МПК H05H 1/24]. Лазерный двигатель содержит лазер с источником питания, зеркальный объектив в виде системы поворотных и фокусирующих зеркал и рабочее тело в виде сверхзвуковой струи водорода, разогреваемого лазерным излучением и истекающего из сопла.There are various designs of laser motors, both continuous and repetitively pulsed, for example, [F.V. Bunkin, A.M. Prokhorov. Using a laser energy source to create jet thrust // Uspekhi fizicheskikh nauk, 1976, 119, p. 425–446; US patent 4036012, IPC
Лазерный луч, попадая на систему поворотных и фокусирующих зеркал, фокусируется через газодинамическое окно в зоне поглощения, куда подается рабочее тело водород, одновременно в зону поглощения подается рабочее тело с добавкой дейтерия для инициирования оптического разряда и образования плазменного ядра, нагрев рабочего тела, которое обтекает плазменное ядро и истекает из сверхзвукового сопла, образуя реактивную струю.A laser beam, hitting a system of pivoting and focusing mirrors, is focused through a gas-dynamic window in the absorption zone, where the working fluid is supplied with hydrogen; at the same time, the working fluid with the addition of deuterium is fed into the absorption zone to initiate an optical discharge and form a plasma nucleus, heating the working fluid, which flows around the plasma core and flows out of the supersonic nozzle, forming a jet stream.
Известен лазерный двигатель [Патент США 6488233, МПК B64C 39/00], состоящий из источника импульсно-периодического инфракрасного излучения, размещенную около источника излучения формирующую оптику для согласования апертуры лазерного пучка с габаритами оптического концентратора и формирования плоского фронта излучения, концентратор излучения в виде внеосевого короткофокусного параболоида, сопло в виде двух частей, одна из которых является внутренней частью сопла с центральным телом и представляет собой сам концентратор излучения, а вторая – внешняя часть сопла – представляет собой кольцевой раструб.Known laser engine [US Patent 6488233, IPC B64C 39/00], consisting of a source of repetitively pulsed infrared radiation, placed near the radiation source forming optics to match the laser beam aperture with the dimensions of the optical concentrator and the formation of a flat radiation front, the radiation concentrator in the form of an off-axis a short-focus paraboloid, a nozzle in the form of two parts, one of which is the inner part of the nozzle with a central body and is the radiation concentrator itself, and the second, the outer part of the nozzle, is an annular bell.
Работа двигателя происходит следующим образом. От лазерного источника пучок проходит через формирующую оптику и попадает на главное фокусирующее зеркало – внеосевой параболоид. После отражения от него пучок фокусируется на кольцевом раструбе, в результате чего происходит пробой в рабочей среде вблизи поверхности раструба. Возникающая расширяющаяся плазма приводит к образованию ударных волн и спутных потоков за ними, в результате чего происходит выброс газа из сопла и создается тяга.The engine works as follows. From the laser source, the beam passes through the forming optics and hits the main focusing mirror - an off-axis paraboloid. After reflection from it, the beam is focused on the annular bell, as a result of which a breakdown occurs in the working medium near the bell surface. The resulting expanding plasma leads to the formation of shock waves and cocurrent flows behind them, as a result of which gas is ejected from the nozzle and thrust is created.
Известен лазерный реактивный двигатель [В.П. Агеев, А.И. Барчуков, Ф.В. Бункин, В.И. Конов, В.М. Прохоров, А.С. Силенок, Н.И. Чаплиев. Лазерный воздушно-реактивный двигатель // Квантовая электроника, т.4, № 12, 1977, с. 2501-2513], который включает в себя лазерный источник излучения, формирующую оптику для доставки излучения к оптическому концентратору, оптический концентратор излучения и совмещенное с ним сопло в виде параболоида вращения.Known laser jet engine [V.P. Ageev, A.I. Barchukov, F.V. Bunkin and V.I. Konov, V.M. Prokhorov, A.S. Silenok, N.I. Chapliev. Laser jet engine // Quantum electronics, vol. 4, no. 12, 1977, p. 2501-2513], which includes a laser radiation source, forming optics for delivering radiation to an optical concentrator, an optical radiation concentrator and an associated nozzle in the form of a paraboloid of revolution.
Энергия лазерного излучения собирается фокусирующим элементом в малый объем, ограниченный дифракционным пределом фокусирующего объектива, чтобы вызвать оптический пробой газа, заполняющего рабочую камеру лазерного двигателя. Развивающаяся в фокальной области искра возбуждает в газе ударную волну. Газовый поток, порожденный ударной волной, покидает через открытый срез камеру «сгорания».The energy of the laser radiation is collected by the focusing element into a small volume, limited by the diffraction limit of the focusing lens, in order to cause an optical breakdown of the gas filling the working chamber of the laser engine. A spark developing in the focal region excites a shock wave in the gas. The gas flow generated by the shock wave leaves the "combustion" chamber through the open cut.
Недостатком известных устройств является недостаточная концентрация лазерного излучения на рабочем теле лазерного реактивного двигателя, ограниченная размером области фокусировки и большие габариты двигателя, обусловленные габаритами фокусирующей системы.The disadvantage of the known devices is the insufficient concentration of laser radiation on the working body of the laser jet engine, limited by the size of the focusing area and the large dimensions of the engine, due to the size of the focusing system.
Из технической литературы известно, что невозможно получить сфокусированный пучок с размером перетяжки (в поперечном относительно направления распространения излучения) размером меньше дифракционного предела (в работе [J.Barton, D. Alexander. Fifth-order corrected electromagnetic field components for a fundamental Gaussian beam // J. Appl. Phys. 66, 2800-2802 (1989)] показано, что Гауссовский пучок не может быть сфокусирован в поперечную область с размером перетяжки меньше 1,6 длины волны используемого излучения).It is known from the technical literature that it is impossible to obtain a focused beam with a waist size (transverse to the direction of radiation propagation) less than the diffraction limit (in [J. Barton, D. Alexander. Fifth-order corrected electromagnetic field components for a fundamental Gaussian beam / / J. Appl. Phys. 66, 2800-2802 (1989)] it is shown that a Gaussian beam cannot be focused into a transverse region with a waist size less than 1.6 of the wavelength of the radiation used).
Невозможность сфокусировать свет в свободном пространстве в пятно с размерами меньше некоторого дифракционного предела следует и из соотношения типа соотношения неопределенностей Гейзенберга [Minin I.V., Minin O.V. Experimental verification 3D subwavelength resolution beyond the diffraction limit with zone plate in millimeter wave // Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 56, No. 10, October 2014, 2436-2439].The impossibility of focusing light in free space into a spot with dimensions less than a certain diffraction limit also follows from a relation such as the Heisenberg uncertainty relation [Minin I.V., Minin O.V. Experimental verification 3D subwavelength resolution beyond the diffraction limit with zone plate in millimeter wave // Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 56, No. 10, October 2014, 2436-2439].
Диаметр пятна Эйри h определяется так называемым критерием Рэлея, который устанавливает предел концентрации (фокусировки) электромагнитного поля с помощью оптических систем [Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970]:The diameter of the Airy spot h is determined by the so-called Rayleigh criterion, which sets the concentration (focusing) limit of the electromagnetic field using optical systems [M. Born, E. Wolf. Fundamentals of optics. M .: Nauka, 1970]:
h=2,44 лFD-1,h = 2.44 l FD -1 ,
где л - длина волны излучения, D - диаметр первичного зеркала или линзы оптической системы, F - фокусное расстояние оптической системы.where n is the radiation wavelength, D is the diameter of the primary mirror or lens of the optical system, F is the focal length of the optical system.
Размер продольной полуоси эллипсоида области фокусировки излучения примерно равен 8л(F/D)2 [Борн М. Вольф Э. Основы оптики. Изд. 2-е. Перевод с английского. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1973].The size of the longitudinal semiaxis of the ellipsoid of the focusing area of radiation is approximately equal to 8l (F / D) 2 [Born M. Wolf E. Osnovy optics. Ed. 2nd. Translation from English. The main editorial office of physical and mathematical literature of the publishing house "Nauka", 1973].
Известен лазерно-плазменный двигатель [Патент США 6530212, МПК F02K 11/00, H05H 1/24], состоящий из источника питания, лазера, электрически связанных между собой, объектива и рабочего тела в виде ленты из абляционного материала.Known laser-plasma engine [US Patent 6530212, IPC F02K 11/00,
Известен аэрокосмический лазерный реактивный двигатель (патент РФ 2266420, МПК F02K7/00, F24J2/06, B64G1/26), содержащий источник импульсно-периодического лазерного излучения, оптический узел с двухзеркальным концентратором излучения и отражателями, выполненными в форме параболического зеркала при совмещении их фокальных областей, систему формирования плоского фронта излучения и соосный концентратору газодинамический узел, состоящий из приемника импульса давления и реактивного сопла.Known aerospace laser jet engine (RF patent 2266420, IPC F02K7 / 00, F24J2 / 06, B64G1 / 26), containing a source of repetitively pulsed laser radiation, an optical unit with a two-mirror radiation concentrator and reflectors made in the form of a parabolic mirror when combining their focal areas, a system for the formation of a flat radiation front and a gas-dynamic unit coaxial to the concentrator, consisting of a pressure pulse receiver and a jet nozzle.
Известен лазерно-плазменный двигатель [Патент РФ 2338918, МПК F02K11/00], состоящий из источника питания и лазера, электрически связанных между собой, объектива и рабочего тела из абляционного материала в виде цилиндрического стержня, снабженного системой перемещения рабочего тела вдоль и вокруг оси симметрии, с продольным шагом перемещения не более диаметра лазерного пятна.Known laser-plasma engine [RF Patent 2338918, IPC F02K11 / 00], consisting of a power source and a laser, electrically connected to each other, a lens and a working medium made of ablative material in the form of a cylindrical rod, equipped with a system for moving the working medium along and around the axis of symmetry , with a longitudinal step of movement no more than the diameter of the laser spot.
Недостатком известных устройств является недостаточная концентрация лазерного излучения на рабочем теле лазерного реактивного двигателя, ограниченная размером области фокусировки и большие габариты двигателя, обусловленные габаритами концентратора излучения.The disadvantage of the known devices is the insufficient concentration of laser radiation on the working body of the laser jet engine, limited by the size of the focusing area and the large dimensions of the engine, due to the dimensions of the radiation concentrator.
Наиболее близким устройством к заявляемому лазерному реактивному двигателю и принятым за прототип, является лазерный реактивный двигатель, состоящий из лазерного источника излучения, формирующей оптики для доставки излучения к оптическому концентратору, оптический концентратор излучения для приема лазерного излучения и его фокусировки на рабочем теле, системы хранения рабочего вещества и его подвода в область взаимодействия с лазерным излучением [Nebolsine P.E., Pirri A.N. Laser propulsion: The early years // AIP Conference Proceedings. 2003. Vol. 664. – P. 11-21].The closest device to the claimed laser jet engine and adopted as a prototype is a laser jet engine consisting of a laser radiation source forming optics for delivering radiation to an optical concentrator, an optical radiation concentrator for receiving laser radiation and focusing it on the working medium, a storage system for the worker. substance and its supply to the region of interaction with laser radiation [Nebolsine PE, Pirri AN Laser propulsion: The early years // AIP Conference Proceedings. 2003. Vol. 664. - P. 11-21].
Недостатком лазерного реактивного двигателя является недостаточная концентрация лазерного излучения на рабочем теле лазерного реактивного двигателя, ограниченная размером области фокусировки и большие габариты двигателя, обусловленные габаритами оптического концентратора излучения.The disadvantage of a laser jet engine is the insufficient concentration of laser radiation on the working medium of the laser jet engine, limited by the size of the focusing area and large dimensions of the engine, due to the dimensions of the optical radiation concentrator.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно создание лазерного реактивного двигателя с высокой эффективностью концентрации излучения на рабочем теле и уменьшение габаритов двигателя, обусловленные габаритами оптического концентратора излучения.Thus, the object of the present invention is to eliminate these disadvantages, namely to create a laser jet engine with a high efficiency of radiation concentration on the working medium and to reduce the dimensions of the engine due to the dimensions of the optical radiation concentrator.
Указанная задача решена благодаря тому, что в лазерном реактивном двигателе, содержащем лазерный источник излучения, формирующую оптику, оптический концентратор излучения, рабочее тело, системы хранения рабочего вещества (тела) и его подвода в область взаимодействия с лазерным излучением, новым является то, что оптический концентратор излучения выполнен в виде устройства формирующего фотонную струю.This problem is solved due to the fact that in a laser jet engine containing a laser radiation source, forming optics, an optical radiation concentrator, a working medium, a system for storing the working substance (body) and supplying it to the region of interaction with laser radiation, it is new that the optical the radiation concentrator is made in the form of a device for forming a photon jet.
Преодолеть дифракционный предел в оптике и увеличить концентрацию (интенсивность) излучения в области фокусировки можно различными способами, например с помощью эффекта «фотонной наноструи» (например, см. A. Heifetz et al. Experimental confirmation of backscattering enhancement induced by a photonic jet // Appl. Phys. Lett., 89, 221118 (2006)). Поперечный размер фотонной наноструи составляет 1/3…1/4 длины волны излучения, что меньше дифракционного предела классической линзы.It is possible to overcome the diffraction limit in optics and increase the concentration (intensity) of radiation in the focusing area in various ways, for example, using the "photon nanojet" effect (for example, see A. Heifetz et al. Experimental confirmation of backscattering enhancement induced by a photonic jet // Appl Phys. Lett. 89, 221118 (2006)). The transverse size of the photonic nanojet is 1/3 ... 1/4 of the radiation wavelength, which is less than the diffraction limit of a classical lens.
При этом формировать локальные области концентрирования электромагнитной энергии вблизи поверхности диэлектрических частиц возможно с помощью частиц различной формы, например, в форме сферы, куба, пирамиды, при облучении их электромагнитной волной с плоским волновым фронтом и т.д. [I.V. Minin and O.V. Minin. Diffractive optics and nanophotonics: Resolution below the diffraction limit, Springer, 2016, http://www.springer.com/us/book/9783319242514#aboutBook].In this case, it is possible to form local areas of concentration of electromagnetic energy near the surface of dielectric particles using particles of various shapes, for example, in the form of a sphere, cube, pyramid, when they are irradiated with an electromagnetic wave with a plane wave front, etc. [IV Minin and OV Minin. Diffractive optics and nanophotonics: Resolution below the diffraction limit, Springer, 2016, http://www.springer.com/us/book/9783319242514#aboutBook ].
Устройства формирования фотонной струи могут работать в режиме как на «просвет», так и отражение падающего излучения [I.V.Minin and O.V.Minin. Photonics of isolated dielectric particles of arbitrary three-dimensional shape - a new direction in optical information technology // Vestnik NGU. Ser. “information technology”, №4, 2014; I.V. Minin, O. V. Minin, V. Pacheco-Pena, M. Beruete. Localized photonic jets from flat, three-dimensional dielectric cuboids in the reflection mode. // Optics Letters, June 1, 2015 No. 40(10), pp. 2329-2332; Minin I.V., Minin O.V., Kharitoshin N.A. Localized high field enhancements from hemispherical 3D mesoscale dielectric particles in the reflection mode // Proc. 16th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM) June 29 - July 3, 2015; Патент РФ 182549, Патент РФ 160834].Devices for the formation of a photonic jet can operate in both the "transmission" mode and the reflection of incident radiation [I.V.Minin and O.V.Minin. Photonics of isolated dielectric particles of arbitrary three-dimensional shape - a new direction in optical information technology // Vestnik NGU. Ser. “Information technology”, No. 4, 2014; I.V. Minin, O. V. Minin, V. Pacheco-Pena, M. Beruete. Localized photonic jets from flat, three-dimensional dielectric cuboids in the reflection mode. // Optics Letters, June 1, 2015 No. 40 (10), pp. 2329-2332; Minin I.V., Minin O.V., Kharitoshin N.A. Localized high field enhancements from hemispherical 3D mesoscale dielectric particles in the reflection mode // Proc. 16th International Conference of Young Specialists on Micro / Nanotechnologies and Electron Devices (EDM) June 29 - July 3, 2015; RF patent 182549, RF patent 160834].
Таким образом, устройства формирующие фотонную струю, производят фокусировку падающего излучения в пределах субволнового объема. На основании этого эффекта возможно повысить концентрацию лазерного излучения на рабочем теле лазерного реактивного двигателя.Thus, the devices forming the photonic jet focus the incident radiation within the subwavelength volume. On the basis of this effect, it is possible to increase the concentration of laser radiation on the working medium of the laser jet engine.
В результате проведенных исследований было обнаружено, что диэлектрические мезочастицы, например, в форме куба или сферы с характерным размером не менее л/2, где л - длина волны используемого излучения, с коэффициентом преломления материала, лежащим в диапазоне от 1,2 до 1,7, при их облучении электромагнитной волной со сферически сходящимся волновым фронтом или плоским фронтом, формируют на их внешней границе с противоположной стороны от падающего излучения локальную область с повышенной интенсивностью излучения с поперечными размерами порядка л/3-л/4 и протяженностью не более 10л, при этом эффект формирования локальной области повышенной интенсивности излучения непосредственно на границе частицы сохраняется в широком диапазоне углов падения излучения, ±порядка 45°.As a result of the studies carried out, it was found that dielectric mesoparticles, for example, in the form of a cube or a sphere with a characteristic size of at least l / 2, where l is the wavelength of the radiation used, with the refractive index of the material lying in the range from 1.2 to 1, 7, when they are irradiated with an electromagnetic wave with a spherically converging wave front or plane front, a local region with an increased radiation intensity with transverse dimensions of the order of l / 3-l / 4 and a length of no more than 10 l is formed on their outer boundary on the opposite side of the incident radiation, in this case, the effect of the formation of a local region of increased radiation intensity directly at the particle boundary remains in a wide range of angles of incidence of radiation, ± about 45 °.
Для устройства формирования фотонной струи (диэлектрической частицы) с характерным размером порядка длины волны излучения интенсивность оптического излучения в области фотонной струи превосходит падающую интенсивность изучения примерно в 7-8 раз, для частицы с характерными размерами порядка двух длин волн - примерно в 20 раз. Для частиц большего размера величина этого отношения увеличивается еще сильнее.For a device for the formation of a photonic jet (dielectric particle) with a characteristic size of the order of the radiation wavelength, the intensity of optical radiation in the region of the photonic jet exceeds the incident intensity of the study by about 7-8 times, for a particle with characteristic dimensions of the order of two wavelengths - about 20 times. For larger particles, the value of this ratio increases even more.
Заявляемый лазерный реактивный двигатель обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня техники для изделий подобного назначения и из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки на изобретение.The claimed laser jet engine has a set of essential features unknown from the prior art for products of a similar purpose and from available sources of scientific, technical and patent information on the date of filing an application for an invention.
На Фиг. 1 приведена блок-схема устройства лазерного реактивного двигателя.FIG. 1 is a block diagram of a laser jet engine device.
Обозначения: 1 – лазерный источник излучения, 2 – формирующая оптика, 3 – оптическое устройство формирования фотонной струи, 4 – фотонная струя, 5 – рабочее тело, 6 – система хранения рабочего тела и его подвода в область взаимодействия с фотонной струей.Designations: 1 - laser radiation source, 2 - forming optics, 3 - optical device for the formation of a photonic jet, 4 - photonic jet, 5 - working fluid, 6 - system for storing the working fluid and its supply to the region of interaction with the photonic jet.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
Лазерный источник излучения 1 облучает формирующую оптику для доставки оптического излучения к оптическому устройству формирования фотонной струи 3. Сформированная фотонная струя 4 облучает рабочее тело 5 и инициирует испарение материала рабочего тела (например, графита) с образованием плазменной струи, истекающей перпендикулярно его поверхности и обеспечивающего передачу рабочему телу 5 противоположно направленного реактивного импульса отдачи. Необходимое положение испаряющейся поверхности рабочего тела 5 относительно пятна фокусировки обеспечивается системой его хранения и его подвода 6 в область взаимодействия с фотонной струей 4.The
В качестве материалов рабочего тела могут быть использованы различные газы, например, воздух, водород, жидкие и твердые материалы, например, металлы, полимеры [Патенты: JP 2008038638, JP 8049493, JP 10300468, US 3825211, Ю.А. Резунков. Лазерная реактивная тяга // Изв. Вузов. Приборостроение, 2011. Т. 54, № 2, с. 1-13; E. Yu. Loktionov, A. V. Ovchinnikov, Yu. S. Protasov, Yu. Yu. Protasov, D. S. Sitnikov, Gas-plasma flows under femtosecond laser ablation for metals in vacuum // High Temperature, 52:1 (2014), 132–134; E. Yu. Loktionov, A. V. Ovchinnikov, Yu. S. Protasov, Yu. Yu. Protasov, D. S. Sitnikov, Efficiency of the conversion of radiation energy into kinetic energy of a gas-plasma flow during femtosecond laser ablation of metals in vacuum // High Temperature, 51:6 (2013), 867–869; Локтионов Е. Ю., Протасов Ю. С., Протасов Ю. Ю. Экспериментальное исследование эффективности генерации импульса отдачи при ближней инфракрасной фемптосекундной лазерной абляции тугоплавких металлов в вакууме // Оптика и спектроскопия. – 2013. – т. 115, № 5. - С. 849-855; Протасов Ю. С., Протасов Ю. Ю. Исследование и разработка космических лазерных микродвигателей. Ч. 1. О тягово-энергетических характеристиках лазерных двигателей эрозионного типа // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 5, 2002, с. 35-40; Е.Ю. Локтинов, Ю.С. Протасов, Ю.Ю. Протасов, В.Д. Телех. Об эффективности лазерной абляции композиций в жидком и отвержденном состояниях // Оптика и спектроскопия. 2015, т. 118, № 2, с. 317-321].Various gases can be used as the materials of the working fluid, for example, air, hydrogen, liquid and solid materials, for example, metals, polymers [Patents: JP 2008038638, JP 8049493, JP 10300468, US 3825211, Yu.A. Rezunkov. Laser jet thrust // Izv. Universities. Instrument-making, 2011. T. 54, No. 2, p. 1-13; E. Yu. Loktionov, A. V. Ovchinnikov, Yu. S. Protasov, Yu. Yu. Protasov, D. S. Sitnikov, Gas-plasma flows under femtosecond laser ablation for metals in vacuum // High Temperature, 52: 1 (2014), 132–134; E. Yu. Loktionov, A. V. Ovchinnikov, Yu. S. Protasov, Yu. Yu. Protasov, D. S. Sitnikov, Efficiency of the conversion of radiation energy into kinetic energy of a gas-plasma flow during femtosecond laser ablation of metals in vacuum // High Temperature, 51: 6 (2013), 867–869; Loktionov E. Yu., Protasov Yu. S., Protasov Yu. Yu. Experimental study of the efficiency of recoil pulse generation in near infrared femtosecond laser ablation of refractory metals in vacuum // Optics and Spectroscopy. - 2013. - t. 115, No. 5. - S. 849-855; Yu. S. Protasov, Yu. Yu. Protasov. Research and development of space laser micromotors.
Предлагаемый лазерный реактивный двигатель обладает высокой эффективностью субволновой концентрации оптического излучения на рабочем теле и меньшими габаритами двигателя, обусловленные габаритами оптического концентратора излучения на основе устройства формирования фотонной струи.The proposed laser jet engine has a high efficiency of subwavelength concentration of optical radiation on the working medium and smaller dimensions of the engine, due to the dimensions of the optical radiation concentrator based on the device for the formation of a photonic jet.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106912A RU2761263C1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Laser jet engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106912A RU2761263C1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Laser jet engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2761263C1 true RU2761263C1 (en) | 2021-12-06 |
Family
ID=79174464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106912A RU2761263C1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Laser jet engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2761263C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266420C2 (en) * | 2003-10-08 | 2005-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Aerospace laser jet engine |
| RU2338918C1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-11-20 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Laser-plasma engine |
| DE102011000860A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | General Electric Company, N.Y. | High-flux photon beams using optical devices |
| RU192565U1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-09-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Laser welding device with laser radiation |
-
2021
- 2021-03-17 RU RU2021106912A patent/RU2761263C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266420C2 (en) * | 2003-10-08 | 2005-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Aerospace laser jet engine |
| RU2338918C1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-11-20 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Laser-plasma engine |
| DE102011000860A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | General Electric Company, N.Y. | High-flux photon beams using optical devices |
| RU192565U1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-09-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Laser welding device with laser radiation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Phipps et al. | Laser-ablation propulsion | |
| US6530212B1 (en) | Laser plasma thruster | |
| Scharring et al. | Momentum predictability and heat accumulation in laser-based space debris removal | |
| Bohn | Laser lightcraft performance | |
| Birkan | Laser propulsion-Research status and needs | |
| RU2761263C1 (en) | Laser jet engine | |
| US6459205B1 (en) | Propulsion device and method of generating shock waves | |
| Singh et al. | Insight into the evolution of laser-induced plasma during successive deposition of laser energy | |
| Phipps et al. | Is laser space propulsion practical? | |
| Ragheb et al. | Inertial Confinement Fusion | |
| Apollonov et al. | Laser engine based on the resonance merging of shock waves | |
| Scharring et al. | Review on Japanese‐German‐US Cooperation on Laser‐Ablation Propulsion | |
| Apollonov et al. | LJE Based on the Resonance Merging of SW | |
| Sinko et al. | The Bouguer‐Lambert‐Beer Absorption Law and Non‐Planar Geometries | |
| Apollonov | Laser source for wireless power transmission in space | |
| Sasoh et al. | Characteristics of Ablation Impulse Induced by Repetitive Laser Pulse Irradiations | |
| Rezunkov | Laser reactive thrust. Review of research | |
| Schall et al. | Laser propulsion thrusters for space transportation | |
| Brovkin et al. | Interaction of microwave radiation with an erosion plasma jet | |
| Niino et al. | Impulse generated from laser targets | |
| Apollonov et al. | Stable Generation and Merging of Shock Waves for'Lightcraft' Applications: Part 1 | |
| Wang et al. | High energy density ion beam from a focusing shaped target in the radiation pressure regime | |
| Li et al. | First Experimental Studies on Ablation of Liquids for Laser Propulsion. | |
| Takano et al. | Demonstration of Diode Laser-sustained Argon Plasma Thruster using various F-number | |
| Kammash | Ultrafast-Laser Driven Plasma for Space Propulsion |