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《固体含能材料激光点火性能实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、34火炸药学报第2期 2000年X固体含能材料激光点火性能实验研究1122张小兵,袁亚雄,余 斌,翁春生(1.南京理工大学,江苏南京210094;2.西安近代化学研究所,陕西西安 710065)摘要:使用大功率Nd:YAG激光器产生的激光,对固体含能材料的激光点火性能进行了实验研究,分析了不同能量、脉冲宽度、调制频率及药粒尺寸等因素对点火特性的影响,为激光点传火系统的研制提供了实验依据。关键词:激光;点火;含能材料;内弹道中图分类号:TQ560.7;TN249文献标识码:A文章编号:100727812(2000)0220034203ExperimentalStudyon
2、IgnitionPropertyofSolidEnergeticMaterialbyLaserZHANGXiao-bin,YUANya-xiong,YUBin,WENGChun-sheng(NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing,210094,China)Abstract:Theexperimentaboutignitionpropertyofsolidenergeticmaterialswasdonebylaserwhichwasgeneratedbybigpowerfullaserinstrument-ND:Y
3、AG.Theinfluenceontheignitionpropertyofdifferenceenery,pulsewidthanddifferentfrequencyoflaserinstrumentanddifferentwebsofthepropellant.wasstudiedandanalyzedwhichmaybeusedtodofurtherresearchesforignition.Keywords:Laster;Iginion;Energeticmaterial;Interiorballistics引 言激光点火是将激发出的能量通过光纤及光纤网传输
4、到药室内的感光-点火点点燃整个药床的一[1]种新型点传火方式。它是近年来弹道工作者针对高性能火炮中装填密度高、装药结构复杂的特点提[5]出来的。因为采用传统的点传火方式,火药床的同时点火和火焰均匀传播都不能得到有效控制,不可避免产生的压力波已经成为事故的隐患。而激光可以通过光纤分束技术简单地制成多点点火系统,可以直接有效地实现多点同时点火,从根本上改善了火焰传播特性,克服了膛内有害压力波动。随着激光技术的不断发展,激光器性能的提高及价格的降低,都使得激光点火系统的实际使用成[2,3]为可能,以色列、德国等国家在激光器小量化方面作了大量的研究。美国在90年代初期提出了[4
5、]LIGHT研究计划,其近期目标是除去底火,利用激光点燃少量的感光含能材料,从而引燃装药床;其远期目标是取消所有的烟火剂等材料,利用激光能量直接点燃发射药,从而为简化火炮系统的操作、保证发射安全可靠作出贡献。本文主要利用大功率激光器产生激光来点燃各种固体含能材料,为激光点火系统应用于火炮做部分基础性工作。1 实验装置系统1.1 激光器通常可用作点火源的激光器有惰性气体激光器、CO2激光器、固体激光器等。惰性气体激光器属于紫外线光源,它可以以较高的重复率产生激光,大多数含能材料在紫外线波段都能较好地吸收激光,但这种激光器的脉冲宽度太短(ns量级),难以可靠点火,很高的峰值
6、功率极易引起含能材料烧蚀而达不到点火的目的。此外,这类激光器所产生的紫外线波长接近于193nm、248nm、308nm,这些波长的激光不容易通过光纤来进行传输。CO2激光可以方便地产生高能量的脉冲,比较容易点燃含能材料,但它产生的激光波长为10.6Lm,这种波长的激光难以通过普通的光学部件来传输,它可以在锗X收文日期:1999-09-21火炸药燃烧国防科技重点实验室基金资助项目第2期火炸药学报35光纤中传输,但锗光纤质地比较脆,造价昂贵,并且制造长度受到限制,难以应用于长距离的网络多点点火系统中。固体激光器是一类有较好应用前景的点火源,由于这种激光器的体积可以很小,工作
7、可靠,寿命较长且造价便宜,它产生的激光可以通过耐用、价格低廉的融硅光纤远距离传输。这类激光器既可以连续态工作,又可以产生宽度以ps到ms的脉冲。此外,这种激光波长可以有效地穿过可以耐高压的蓝宝石窗,为今后炮上应用打下基础。因此,本文将采用固体Nd:YAG激光器对固体含能材料的激光点火性能进行研究。1.2 实验装置实验装置如图1所示,整个装置由激光器、光学回路系统、数据测试系统构成。由固体Nd:YAG激光器产生激光作为点火源,同时作为点火开始的同步信号。光学回路系统由各类透镜和反射镜组成,使激光能量有效地作用于含能材料样品,同时将同步信号传
