[發(fā)明專利]一種高超音速高效混合噴管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410067304.X
• 申請(qǐng)日: 2014-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN104868347A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 多麗萍;唐書凱;王元虎;李留成;于海軍;汪健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01S3/02
• 分類號(hào): H01S3/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 劉陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)激光器件領(lǐng)域，具體涉及一種用于燃燒驅(qū)動(dòng)氟化氫或氟化氘化學(xué)激光器的高超音速高效混合噴管。

背景技術(shù)

氟化氫或氟化氘化學(xué)激光器主要是由氟原子發(fā)生器（也叫燃燒室），高超音速混合噴管，光腔及真空系統(tǒng)等幾部分組成?；驹硎牵?/p>

化學(xué)燃燒產(chǎn)生氟原子

NF₃+D₂→F+DF+N₂+NF(NF₂)

泵浦反應(yīng)

F+H₂→HF(v)+H??v=1-4

激射出激光

HF(υ)+hv→HF+2hv

這里伴隨著能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)和解離復(fù)合反應(yīng)，同時(shí)也伴隨著猝滅和弛豫過程的反應(yīng)方程，這里不做贅述。

氟原子是由化學(xué)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)峤夥锂a(chǎn)生，含有氟原子的氧化劑主氣流要經(jīng)過高超音速噴管凍結(jié)、加速和降溫，與含有氫或氘的燃料副氣流混合并反應(yīng)（反應(yīng)速率非?？?，是混合控制型激光器），產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的氟化氫或氟化氘出光介質(zhì)，經(jīng)過諧振腔提取出激光。燃燒室產(chǎn)生的是高溫（2000K）高壓（幾個(gè)大氣壓）氣流，而光腔需要在低溫（溫度為300-500k）低壓（壓強(qiáng)為3-5Torr）下工作，燃燒室高溫高壓的氣體必須經(jīng)過高超音速噴管（馬赫數(shù)一般要大于5.5，擴(kuò)張比要大于20），滿足光腔的工作條件。因此高超音速噴管喉道不宜大也不宜小，太大擴(kuò)張后混合效果不好，太小喉道則容易堵塞變形，影響工作性能。本發(fā)明可以克服上述缺點(diǎn)和限制，不僅實(shí)現(xiàn)高超音速擴(kuò)張，而且混合效果好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于燃燒驅(qū)動(dòng)氟化氫或氟化氘化學(xué)激光器的高超音速高效混合噴管。通過該種專利技術(shù)，高超音速高效混合噴管加工簡(jiǎn)單，參數(shù)易于控制；不易堵塞，微小的型變不影響工作性能。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體的技術(shù)方案是：

一種用于燃燒驅(qū)動(dòng)氟化氫或氟化氘化學(xué)激光的高超音速混合噴管，包括高超音速氧化劑噴管、周期排列葉片和燃料噴孔陣列。

周期排列葉片平行排列，起始于高超音速氧化劑噴管的喉道，尾端終止于高超音速氧化劑噴管出口平面，與高超音速氧化劑噴管擴(kuò)張面平行。葉片厚度為若干毫米，葉片間距若干毫米。

燃料噴孔陣列是由帶一排或兩排小孔的金屬管構(gòu)成，位于周期排列葉片尾端位置。

所述周期排列葉片厚度為2-3毫米，葉片間距3-5毫米。

所述燃料噴管陣列中的小孔為一排或兩排。

所述燃料噴管陣列中的小孔方向與氣流方向角度可調(diào)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高超音速噴管的高效混合。

2、本發(fā)明的高超音速高效混合噴管加工簡(jiǎn)單，參數(shù)易于控制；不易堵塞，微小的型變不影響工作性能。

3、本發(fā)明解決了高超音速噴管喉道不宜大也不宜小的限制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)單元噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中燃料噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中燃料噴管小孔的方向角度示意圖；

其中，1為高超音速氧化劑噴管；2為周期排列葉片；3為燃料噴管。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1-圖4所示，該發(fā)明是一種高超音速高效混合噴管，用于燃燒驅(qū)動(dòng)的氟化氫激光器。由高超音速氧化劑噴管1、周期排列葉片2和燃料噴管3組成。含氟原子的主氣流F+He+DF通過高超音速氧化劑噴管1的型面擴(kuò)張加速，同時(shí)經(jīng)過周期排列葉片2整流和導(dǎo)流，在高超音速氧化劑噴管出口位置，副氣流H₂由燃料噴管陣列3噴出。主氣流與副氣流高效混合，伴隨著氟原子和氫氣的化學(xué)泵浦反應(yīng)，產(chǎn)生氟化氫分子的振動(dòng)激發(fā)態(tài)，作為激光出光介質(zhì)，通過光學(xué)諧振腔提取出激光。這樣一種混合噴管優(yōu)點(diǎn)在于：高超音速氧化劑噴管加工簡(jiǎn)單；周期排列葉片和燃料噴管陣列將高超音速氧化劑噴管進(jìn)行了微元處理，混合效率提高。