专利名称：一种玻璃激光推进器的制作方法
技术领域：
本发明属于激光推进器设计技术领域，尤其涉及一种玻璃激光推进器。
背景技术：
激光推进是一种依靠远距离输送激光能量产生推进力的新概念推进技术，不论是推进原理、能量转换方式，还是系统组成和应用体系，都不同于现有的化学火箭推进。近年来，学者通过开展理论研究、数值模拟及实验研究，攻克了许多基础问题和技术难题，展示了激光推进的诱人前景。其中推进器的研究一直是实验研究的重点内容。目前激光推进实验中大都采用铝合金材质的推选器。铝合金推进器通过金刚石车床加工而成，其内表面会留下螺纹状痕迹，激光束照上去容易形成干涉，光洁度不太理想，激光反射率只有90%左右，导致约10%的激光能量直接烧蚀推进器，严重制约了激光推进技术的研究发展。在创纪录外场飞行试验中，研究人员采取在聚焦区域加装聚甲醛树脂的办法来保护推进器喷管免受激光烧蚀，显著的提高了光船的飞行时间，然而在经受12.7s激光照射后推进器被摧毁。在装备学院开展的铃形推进器实验中，采用了耐高温材料，还采取了发汗冷却措施，单次工作时间延长到5s，累计工作50s后，喷管仍被烧毁。实验表明，在推进器材料和热防护等方面的研究工作任务还非常艰巨，除了针对铝合金推进器开展热防护研究外，积极试验其它材质的推进器将是一个重要的发展趋势。
发明内容
本发明提供了一种玻璃激光推进器，旨在提高推进器的激光反射效率。目前激光推进实验中大都采用铝合·金材质的推进器，铝合金推进器通过金刚石车床加工而成，内表面会留下螺纹状痕迹，激光束照上去容易形成干涉，光洁度及激光反射率不理想，导致约10%的激光能量直接烧蚀推进器，严重制约了激光推进器的工作时间。本发明的目的在于提供一种玻璃激光推进器，该玻璃激光推进器包括:K9玻璃材质层，用于优化推进器内表面面型结构，提高推进器内表面的刨光精度；激光反射膜层，设置在推进器内表面中K9玻璃材质层的外层，依据激光波长的不同，可加镀不同的高反射膜层，用于提高推进器内表面的激光反射率，减小了推进器被高能激光直接摧毁的风险；加固支架，设置在推进器的外部，用于提高推进器抗高速流场冲击的能力。进一步，所述激光反射膜层使推进器内表面的激光反射率达到99%以上。进一步,该玻璃激光推进器的厚度不大于1.5_。进一步，所述加固支架采用导热性好的金属材料制成。本发明提供的玻璃激光推进器，K9玻璃材质层优化了推进器内表面面型结构，提高了推进器内表面的刨光精度，激光反射膜层设置在推进器内表面中K9玻璃材质层的外层，提高了推进器内表面的激光反射率，减小了推进器被高能激光直接摧毁的风险，加固支架设置在推进器的外部，同时采用导热性好的金属材料制成，用于提高推进器抗高速流场冲击的能力，激光反射膜层使推进器内表面的激光反射率达到99%以上，激光束照射到该玻璃激光推进器上不易形成干涉，光洁度及激光反射率较为理想，具有较强的推广与研究价值。
图1是本发明实施例提供的玻璃激光推进器的结构示意图。图中:1、K9玻璃材质层；2、加固支架。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
图1示出了本发明实施例提供的玻璃激光推进器的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。 该玻璃激光推进器包括:K9玻璃材质层1，用于优化推进器内表面面型结构，提高推进器内表面的刨光精度；激光反射膜层，设置在推进器内表面中K9玻璃材质层I的外层，用于提高推进器内表面的激光反射率，减小了推进器被高能激光直接摧毁的风险；加固支架2，设置在推进器的外部，用于提高推进器抗高速流场冲击的能力。在本发明实施例中，激光反射膜层使推进器内表面的激光反射率达到99%以上，并使推进器可经受住上百次千兆瓦量级激光脉冲的冲击。在本发明实施例中，该玻璃激光推进器的厚度不大于1.5mm。在本发明实施例中，加固支架2采用导热性好的金属材料制成。在本发明实施例中，该玻璃激光推进器焦距可设计为10mm，开口半径可设计为20mm,厚度可设计为1.5mm。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。本发明的目的是研发一种能够有效减小推进器被高能激光脉冲直接摧毁的风险的激光推进器。为了解决传统激光推进器低反射率的问题，本发明设计的推进器采用玻璃材料加镀高反膜加工制成，所解决的关键技术问题:一是内表面面型优化设计，采用一体化设计的K9玻璃材质层1，优化推进器内表面面型结构、提高刨光精度。二是激光反射膜层选择，加镀激光高反射膜层，使得推进器内表面的激光反射率达到99%以上，实验研究表明推进器经受住了上百次千兆瓦量级激光脉冲的冲击，膜层没有损坏。三是推进器热传导问题，将推进器设计的非常薄，本发明设计的玻璃激光推进器最厚处只有1.5mm,可以极大减少玻璃材料的热聚集。四是推进器抗高速流场冲击的问题，在推进器外部采用导热性好的金属材料进行加固处理。图1所示玻璃激光推进器模型，采用K9玻璃加工制成，内镀激光反射膜层，焦距为IOmm,开口半径为20mm，厚度为1.5mm,质量为12.5g，经反射检测激光反射率在99%以上。实例:在开展大气呼吸模式激光推进实验过程中，分别进行了水平推进实验和竖直推进实验。1、三线导轨水平推进实验三线导轨支架水平放置，玻璃推进器穿在三线导轨上，实验前在导轨细钢丝线上涂上一层很薄的润滑油，以进一步减少摩擦阻力，采用高速相机拍下推进器在导轨上的滑行轨迹；2、三线导轨竖直推进实验
三线导轨支架竖直放置，在下端正中位置处固定一个45°反射镜，将水平激光束导入竖直放置的推进器中，利用高速相机拍摄推进过程。在实验中观察到了明显的推进过程，激光束击穿空气在推进器喷管内外产生“火焰”。经过水平推进实验和竖直推进实验后，玻璃推进器内表面膜层没有脱落，反映了本发明确实能够显著提高推进器内表面的光洁度和激光反射率，有效减小推进器被高能激光脉冲直接摧毁的风险。该玻璃激光推进器采用一体化设计的K9玻璃材质层1，能够显著提高推进器内表面的光洁度和激光反射率，优化推进器内表面面型结构，提高刨光精度，加镀激光高反射膜，提高激光反射率，减小推进器被高能激光脉冲直接摧毁的风险；同时该玻璃激光推进器非常薄，可极大减少玻璃材料的热聚集，加固导热性能好的金属材料以提高抗高速流场冲击能力，提高了推进器抗摧毁能力。本发明实施例提供的玻璃激光推进器，K9玻璃材质层I优化了推进器内表面面型结构，提高了推进器内表面的刨光精度，激光反射膜层设置在推进器内表面中K9玻璃材质层I的外层，提高了推进器内表面的激光反射率，减小了推进器被高能激光直接摧毁的风险，加固支架2设置在推进器的外部，采用导热性好的金属材料制成，用于提高推进器抗高速流场冲击的能力，激光反射膜层使推进器内表面的激光反射率达到99%以上，并使推进器可经受住上百次千兆瓦量级激光脉冲的冲击，激光束照射到该玻璃激光推进器上不易形成干涉，光洁度及激光反射率较为理想，具有较强的推广与研究价值。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种玻璃激光推进器，其特征在于，该玻璃激光推进器包括: K9玻璃材质层，用于优化推进器内表面面型结构，提高推进器内表面的刨光精度；激光反射膜层，设置在推进器内表面中K9玻璃材质层的外层，依据激光波长的不同，加镀不同的高反射膜层，用于提高推进器内表面的激光反射率，减小了推进器被高能激光直接摧毁的风险； 加固支架，设置在推进器的外部，用于提高推进器抗高速流场冲击的能力。
2.如权利要求1所述的玻璃激光推进器，其特征在于，所述激光反射膜层使推进器内表面的激光反射率达到99%以上。
3.如权利要求1所述的玻璃激光推进器，其特征在于，该玻璃激光推进器的厚度不大于 1.5mmo
4.如权利要求1所述的玻璃激光推进器，其特征在于，所述加固支架采用导热性好的金属材料 制成。
全文摘要
本发明属于激光推进器设计技术领域，提供了一种玻璃激光推进器，K9玻璃材质层优化了推进器内表面面型结构，提高了推进器内表面的刨光精度，激光反射膜层设置在推进器内表面中K9玻璃材质层的外层，提高了推进器内表面的激光反射率，减小了推进器被高能激光直接摧毁的风险，加固支架设置在推进器的外部，采用导热性好的金属材料制成，用于提高推进器抗高速流场冲击的能力，激光反射膜层使推进器内表面的激光反射率达到99％以上，激光束照射到该玻璃激光推进器上不易形成干涉，光洁度及激光反射率较为理想，具有较强的推广与研究价值。
文档编号F03H3/00GK103233872SQ201310044538
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者石磊, 张婷婷, 马丽华, 陈豪, 李勇军, 杨洁, 李云霞, 倪延辉, 王翔 申请人:空军工程大学