掺杂对甘油激光烧蚀冲量耦合特性的影响

为了研究激光推进技术中液体工质的最优掺杂浓度，进行了激光烧蚀掺杂甘油液体工质的冲量耦合特性实验研究。实验中采用10ns脉宽的nd:yag激光器烧蚀粘性液体甘油，在甘油中混合了不同浓度的纳米碳粉作为掺杂剂，以提高对激光能量的吸收。运用阴影测量法观测了激光烧蚀羽流的喷射过程，对不同掺杂浓度甘油的烧蚀产物、等离子体膨胀、激波传播、飞溅现象进行了对比分析；运用激光干涉扭摆法测量了烧蚀冲量，并分析了掺杂浓度对冲量耦合系数的影响。实验结果表明，掺碳后甘油的喷射行为、激波速度和冲量都发生了改变，而且掺碳后甘油的冲量耦合系数和比冲有了显著提高。综合分析得到1%浓度碳粉是甘油的最优掺杂浓度，此时冲量耦合系数从无掺杂时的67mn·s/j提高到1250mn·s/j。