微尺度下激光烧蚀薄膜含能工质诱发推力机理研究

激光微推进是前沿性的新概念推进技术，具有控制精度高、寿命长的特点，可为微小卫星的空间姿态精确调整和轨道保持提供动力。由于含能工质薄膜在微尺度激光烧蚀下会伴随化学能的释放，推进比冲和冲量耦合系数都有很大的挖掘空间，因此被认为是一种极有应用潜力的激光微推进工质。但目前，如何描述、揭示含能工质推力转化过程等一系列机理问题尚未弄清，而激光与含能工质的相互作用又涉及到激光参数、工质性能与结构参数等众多控制因素，单纯通过实验研究探索相关规律的盲目性太大。因此，该申请项目力图通过结合数值研究和实验研究，揭示激光能量与含能工质化学能耦合作用的过程以及推力转化的途径，从而理清各控制因素的作用机理，回答含能工质推进性能的提升上限到底在哪里？怎样提升?等一些列问题。该申请项目既是一项具有新颖性的基础性研究，又具有重大的现实意义。

为了研究激光微推力的影响因素，建立了高真空激光微推力测试平台；基于激光微推进原理，设计了圆形光斑和两种矩形光斑；针对优选的两种含能工质（双基药、聚叠氮缩水甘油醚）和三种激光光斑结构进行了激光功率、脉宽、光斑形状、靶带移动、工质种类的影响研究；基于实验研究和理论分析，利用离散元模拟方法揭示了微射流形成的细观机理，并对激光功率、工质厚度的影响进行了模拟研究。