[發明專利]一種高恢復壓力引射噴管

有效

• 申請號: 201811396228.1
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN111211468B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 原志超;懷英;陳曦;吳克難;賈淑芹;劉婷婷;趙天亮;金玉奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01S3/036
• 分類號: H01S3/036
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種用于氧碘化學激光器的高恢復壓力引射噴管。該套裝置連接在氧發生器與光腔之間，用于產生高總壓、低靜壓的氣流。高恢復壓力引射噴管分為兩部分：高馬赫數引射噴管和主氣流亞音速噴管，主氣流O₂(¹Δ)經過亞音速噴管增速后馬赫數約為1，I₂/N₂經過高馬赫數噴管后馬赫數可以達到5，二者混合后的總壓可以達到近300torr。該高恢復壓力引射噴管可以產生約300torr總壓的氣流，光腔出口的高總壓低靜壓氣流經過擴壓器增壓減速，靜壓可以達到約100torr，這樣可以大大減小壓力恢復系統的體積，為氧碘化學激光器的高效緊湊化提供有力支撐。

技術領域

本發明涉及氧碘化學激光器，具體地說是一種用于化學激光器產生高總壓、低靜壓氣流的噴管裝置。本發明安裝在氧碘化學激光器的氧發生器與光腔之間，通過高馬赫數引射噴管和主氣流亞音速噴管，分別產生高馬赫數的引射氣流以及近音速的主氣流，并通過擋板使得二者混合反應。該種噴管可以產生高總壓、低靜壓的氣流，為氧碘化學激光器壓力恢復系統的小型化提供有力條件。本發明可用于氧碘化學激光器引射式壓力恢復系統中高恢復壓力問題。

背景技術

傳統氧碘化學激光器光腔中氣流的總壓約為30torr、馬赫數約為2，而外部環境的氣壓為760torr，氣流不能從光腔直接排入大氣，因而化學激光器需要壓力恢復系統，傳統的壓力恢復系統有真空大罐、引射系統、吸附系統。這些壓力恢復系統雖然形式不同，但其共同點是體積大，壓力恢復系統的體積是制約氧碘化學激光器走向高效機動化的最大障礙。

限制壓力恢復系統發展的根本原因是光腔出口氣流的總壓低，因而壓力恢復系統的體積龐大。高恢復壓力引射噴管可以產生高總壓、低靜壓的氣流，這樣的氣流從光腔流出后只需要簡單的擴壓器就可以將氣流的靜壓力增加到100torr。高恢復壓力引射噴管的設計分為兩部分：

第一部分為高馬赫數噴管，碘與氮載氣經過該噴管后，氣流的馬赫數可以達到高超音速，混合氣流的高總壓來自于該部分氣流。

第二部分為亞聲速噴管，主氣流O₂(¹Δ)經過后的速度接近于音速，該氣流與高馬赫數氣流進行混合反應。

對于傳統氧碘化學激光器光腔出口氣流，其總壓不足30torr，氣流在管道內有總壓損失，靜壓提升有限，只有噴管出口產生總壓高、靜壓低的氣流才能夠大大減小壓力恢復系統的體積。使用超音速特征線法設計高馬赫數噴管、5次方曲線設計亞音速噴管，并將二者有機結合、增加擋板提高混合效率，得到了高恢復壓力的引射噴管。

發明內容

本發明目的在于為克服傳統氧碘化學激光器噴管出口氣流總壓低的缺點，提供一種用于氧碘化學激光器的高恢復壓力的引射噴管。

本發明采取的技術方案如下：一種用于氧碘化學激光器的高恢復壓力的引射噴管，其一端與氧發生器相連，另一端與光腔相連，由兩排陣列式隔板構成的包括與氧發生器直接相連的亞音速噴管，該段噴管外形線使用5次方曲線進行設計，具體公式為

其中，D_i亞音速噴管型線上任一點的直徑，D_t為喉部直徑，D為噴管進口直徑，L亞音速噴管的長度，具體表示如圖2所示；高馬赫數噴管產生馬赫數4.5-5.0的高超音速氣流，是典型的超音速噴管，使用經典特征線法進行設計，該段超音速噴管的喉部高度為0.2mm-0.3mm，出口高度為5.3mm-7.5mm。本裝置是三維裝置，在展向上并沒有做特殊處理。