半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合分析

建立了半导体激光器与单模光纤通过球透镜耦合的光传输模型,对双异质结激光器光束特性进行了分析。基于Huygens-Fresnel原理计算了激光光束远场发散角以及光束束腰半径。运用高斯光束与单模光纤耦合理论以及ABCD矩阵理论进行了激光器与单模光纤的球透镜耦合效率分析,给出了最优化的耦合封装工艺参数,以及各个影响耦合效率的参数容忍度,对半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合封装具有重要意义。     

空间推进系统铝合金组件激光焊阈值特性

为解决空间推进系统直属组件轻量化需求,对新采用的铝合金材料进行了激光焊阈值特性研究。结果表明,铝合金激光焊阈值区间与焊接速度和离焦量的绝对值正相关,但正向变化幅度远低于不锈钢、镍合金和钛合金等材料。对于光束质量不同的激光焊机来说,光束的焦斑直径越小,实焦焊时阈值区间越低;光束的发散角越小,相同离焦量下阈值区间越低。在-12°～12°内,铝合金激光焊阈值区间与入射角无关。保护气的吹送方向和吹送速度基本不改变铝合金激光焊的阈值区间,此特性与不锈钢等材料略有区别。     

激光加工概论(2)

6 光点直径与发散角激光在相干性、单色性、方向性等方面,比其它任何光源发出的光,远为优越。现在把波长为λ,光束直径为D,在输出面上的能量密度为P的平行光,用焦距为f的透镜聚焦,而形成同心园状的衍射象,根据衍射理论在其焦平面上,距离光轴为半径r     

对激光近炸引信的干扰技术研究

激光近炸引信对抗技术主要采用高重频激光有源干扰技术，由激光干扰机对来袭导弹发射超高重频激光干扰脉冲，使激光干扰信号在远距离上提前进入激光近炸引信的接收视场，以压制真正的目标回波信号，形成有效的距离欺骗，使激光近炸引信的信号鉴别与选通系统产生误判，而提前输出起爆信号，引起导弹的早炸，达到保卫被攻击目标的目的。还可采用激光无源干扰技术和强激光致盲干扰技术，或阻断激光近炸引信的光路传输，或形成空中假目标，或将激光近炸引信的光电探测器致盲。     

基于自适应光学的机载激光光束质量校正算法研究

机载激光受大气光学效应影响较为明显,研究以自适应光学为代表的光束整形系统,将有效提高激光器作用于目标位置的光束质量。利用光路中的自适应光学变形镜,以能量反馈方式对机载激光发射单元出射的激光光束质量进行回路校正,是一种可行方案。采用以随机并行梯度下降法(SPGD法)为代表的优化算法作用于变形镜,实现返回光能量最大,从而实现目标上的光束质量提升。通过算法优化及全局收敛仿真,探求一种较快速收敛的实用性方法,用于连续激光和重复性好的脉冲激光的光束质量校正。上述算法的仿真研究,有助于机载条件下的激光在实际大气环境下的效能提升,具有一定的实用价值。     

JCJ-1型激光测角仪

航空工业部第六三三研究所研制成功的新型风洞试验模型姿态角测量仪——JCJ-1型激光测角仪,于1987年12月24日在南京航空学院通过了部级鉴定。到会的专家们一致认为:仪器的测角范围、测量精度和角分辨率等多项技术性能指标均达到了1980年美国同类仪器的水平,在国内处于领先地位,属于填补国内空白的新型测角仪器。 激光测角仪的实验装置如图所示。He-Ne激光器输出5毫瓦的激光束经负透镜1和柱面镜2扩束后,照射到装有43块调制透镜3的调制盘4上。调制盘由3000转/分的同步马达驱动。调制后的光束由分束镜BS分成两束,一束由探测器R直接接收作为     

出流孔复合角对发散孔板冷却效率的影响研究

以提高发散孔板冷却效率为目标,借助于红外热像仪开展了发散冷却效率实验研究,分析了孔偏转角、孔倾斜角、吹风比等因素对发散孔板冷却效率的影响。研究结果表明:发散孔倾斜角度较小时,偏转角对冷却效率的分布无明显影响;随着倾斜角增大,偏转角减小,气膜层覆盖更均匀,冷却效果变好;倾斜角为0°时,随着偏转角减小,冷却效果反而变差;随着吹风比的增加,发散孔板冷却效率增大,当吹风比达到1.8左右时,绝热冷却效率最高。小吹风比时,偏转角对冷却效果的影响比较微弱,吹风比比较大时,偏转角对冷却效果的影响才比较显著;不论偏转角多大,倾斜角为30°时的冷却效果最佳。     

激光光束质量的评价参数及其特性分析

首先给出了常用的激光光速质量评价参数的准确定义和一般测量方法，然后对各种评价标准的合理性和适用性进行了详细分析和比较。结果表明，衍射极限倍数β因子可以从本质上表征激光束的光束质量，同时因测量方便，所以是比较理想和实用的光束质量评价指标。环围能量（功率）比BQ值直观反映靶目标上光束的能量集中度，在评价目标处和光束质量时拟采用BQ值指标。本文的工作对于规范和建立统一合理的激光光束质量的评价标准和测量方法具有重要意义。     

三轴承矢量喷管红外辐射特性

针对涡扇发动机用三轴承矢量喷管（3BSN）,通过数值模拟的方法研究了在巡航和垂直起降（VTOL）状态即非矢量和90°矢量状态下三轴承矢量喷管的红外辐射空间分布特征,并分析了其影响机理。结果表明,在非矢量状态下由于特殊的几何型面使得喷管下壁面出现了局部高温区,喷流形状也变成椭圆锥形,造成垂直探测面上正探测角壁面红外辐射较负探测角最大增加44.6%,水平探测面上的燃气红外辐射大于垂直探测面;90°矢量状态下,由于偏转的喷管结构对前端高温部件的遮挡,总辐射峰值仅为非矢量状态的43.3%;喷管90°矢量偏转使得远离曲率中心一侧的气流速度降低温度升高,喷管外侧出现了大范围的局部高温区,导致垂直探测面负探测角范围的壁面辐射大于正探测角范围,最大相对差值达到71.9%。喷管偏转也遮挡了部分喷管内部的高温燃气,垂直探测面负探测角的仅能覆盖喷管出口处的高温燃气区域,明显小于正探测角,造成燃气辐射出现了20%的最大相对差值。     

无伞末敏弹双S形尾翼弯折角对气动特性影响研究

为获得双S形尾翼末敏弹弯折角对气动特性的影响,基于计算流体力学方法对两片尾翼弯折角分别为10°、20°和30°的九种组合结构模型气动特性展开研究。获得了模型表面压力分布及阻力系数、升力系数和转动力矩系数随迎角由-30°到30°变化的规律。并通过高塔投放的自由飞行试验进行了动态气动特性研究。双S形尾翼无伞末敏弹流场计算结果显示,随着尾翼弯折角增大,双S形尾翼末敏弹阻力系数减小而转动力矩系数增加。弯折角变化对双S形尾翼末敏弹升力系数影响作用较小。试验结果显示,尾翼弯折角增大时,试验末敏弹弹轴与铅直轴夹角亦增加,即扫描角变大,但随着弯折角继续增加末敏弹的稳定性下降甚至出现翻转失稳而不能实现稳态扫描。通过本文的研究可以为改进末敏弹稳态扫描平台设计提供参考。     

辐射发射干扰控制研究

通过建立环路、直导线的简单数学模型,论述辐射场远近场情况下的E场和H场,并从差模辐射电路、外部线缆的共模辐射两个方面论述辐射发射机理。据此对如何加强设备的辐射发射控制设计和抗干扰设计进行论述,同时对工程实际上对辐射发射控制设计应关注的问题和工程实际上整改加固方案进行了说明。     

激光制导武器光斑形状半实物仿真技术研究

在激光制导武器半实物仿真试验中，其中一个要求就是激光目标模拟器为导引头提供的光斑形状应与其在实战环境下“看到”的一致。根据激光制导武器制导原理，建立了实战条件下激光光斑形状模型，并设计了光斑形状半实物仿真系统。依据仿真相似性原理，建立了仿真条件下的光斑形状数学模型及激光目标模拟器发射的激光束散角数学模型，讨论了照射误差对光斑形状的影响。通过仿真分析证明这些模型是正确的。     

十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制技术

T型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧焊缝的跟踪与补偿。通过对试验件的焊接,验证了十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制系统满足大型结构件三维T型接头加工要求。     

双光束激光焊接技术研究现状及应用

阐述了双光束激光焊接技术特点及研究现状,对钛合金双光束激光焊接工艺进行研究,采用双光束激光焊能增强激光焊接的工艺适应性,减少焊接缺陷,焊接过程更加稳定。试验研究表明,钛合金双光束激光焊焊缝成形良好,钛合金双光束激光焊接头强度与母材相当。采用双光束激光焊接某钛合金薄壁结构件,满足设计要求的焊缝质量标准要求。     

一体化加力燃烧室支板雷达隐身修形仿真

为获得一体化加力燃烧室中支板的雷达隐身修形角度对发动机后向雷达散射截面（RCS）的影响规律,支撑一体化加力燃烧室雷达隐身修形设计,以配装轴对称喷管的某型发动机为载体,利用弹跳射线法（SBR）和物理绕射理论（PTD）方法进行了电磁散射特性仿真,分析了支板倾斜角度和斜切角度对发动机后向RCS的影响。结果表明：对一体化加力燃烧室支板尾端进行雷达隐身修形设计能够显著降低发动机后向RCS均值,可使发动机后向0°～30°范围RCS均值下降40%以上;在配装轴对称喷管的情况下,支板倾斜角的选取应重点避开88°～98°区域,斜切角的选取应重点避开0°～8°区域,当支板尾端倾斜角为68°、斜切角为16°时,一体化加力燃烧室具有较好的雷达隐身效果。     

逆向进气复合角发散冷却孔流量系数试验

针对回流燃烧室外环壁面冷气与燃气流动方向相反的情况,试验研究了发散孔进气方向与环腔通道气流流动方向相反的条件下,复合角发散冷却孔流量系数随发散孔倾角(25°~55°)、偏角(90°~180°)及压降系数等参数的变化规律。研究结果表明:复合角发散孔的流量系数随倾角的增大而增大,随偏角的增大而减小;随着压降系数的增大,复合角发散孔的流量系数先呈近似线性增长,当压降系数大于0.95后,呈非线性增长且增长速度减缓。      

拐角扩张比与导流片安装角对BHAW风洞流场品质影响的数值研究

以北京航空航天大学4 m×3 m低湍流强度、低背景噪声的大型封闭回路气动声学风洞（BHAW）设计需求为工程应用背景，采用k-ωSST湍流模型进行了数值模拟，分析了在多个扩张比下的拐角导流片安装角对流场的影响。研究结果验证了在不同拐角扩张比下的总压损失系数均随导流片安装角增大而先减小后增大，且存在极小值点，极值点对应的导流片安装角与拐角扩张比呈现正相关。在不同的扩张比下，局部损失系数均随导流片安装角增大呈现先减小后增大的变化规律；相同导流片安装角下，拐角中部导流片的摩擦损失系数最大，导流片安装角的变化对中部导流片（即6～8号导流片）的流速影响较小；随着拐角扩张比增大，拐角出口管道内气流不均匀性增大，最佳导流效果的导流片对应的安装角增大。在综合考虑降低总压损失系数和减小管道出口气流偏角两个设计原则后，BHAW风洞为扩张比为1.17的第一拐角选择44°的设计安装角，为扩张比为1的第二、三、四拐角选择44°、43°、42.5°的设计安装角。通过数值计算验证了风洞试验段的核心区动压系数小于0.2%、速度水平偏角小于0.1°，满足BHAW气动设计要求。     

一种过失速区飞行敏捷性评估方法的研究

在评估过失速机动飞行的敏捷性中，首先建立了具有过失速机动（ＰＳＴ）能力的战斗机Ｆ２的数学模型，对常规战斗机Ｆ１与ＰＳＴ战斗机Ｆ２的空战进行了数值仿真，计算了在两架战斗机中Ｆ２首先攻击时间（ｔ１）和攻击时间范围（ＴＷＩＦＥ）。结果表明，战斗机Ｆ２比Ｆ１更具有空中格斗优势，空战中发动机推力、迎角变化率、操纵规律和离轴发射角（μ０）等因素对战斗机过失速机动敏捷性有一定影响。     

涡扇发动机轴对称分开和混合排气系统红外辐射特征的对比

用数值模拟的方法对比研究了涡扇发动机轴对称分开和混合排气系统的红外辐射特征.排气系统的流场采用商业软件进行模拟,红外辐射特征采用根据反向蒙特卡洛法自主开发的软件进行计算,计算分析了两种排气系统在3~5μm波段红外辐射的空间分布以及喷管内不同固体部件在探测方向上的辐射贡献.在红外辐射特征计算过程中,考虑了喷管内壁的发射和反射以及燃气组分二氧化碳、水和一氧化碳的吸收-发射等影响.结果表明:两种排气系统红外辐射的空间分布特性不同;混合排气喷管的积分辐射强度在方位角为0°~10°时大于分开排气喷管,在其他方位角范围内均小于分开排气喷管.      

高超声速飞行器前缘主动冷却影响因素

主动冷却技术是目前高超声速飞行器发展的重点方向,对不同的主动冷却方式进行组合可实现优势互补,能为承受热流密度极高的飞行器前缘提供有效的热防护。以高超声速飞行器前缘气膜-发散组合冷却结构为研究对象,建立CFD数值计算模型,研究来流攻角为0°、4°和12°时对组合冷却效果的影响,对不同前缘上楔角构型的组合冷却效果进行分析。结果表明,攻角的出现使前缘模型上下半段的温差增大,上下壁面的温差最高可达639.2 K,攻角的改变通过影响外壁面压力的分布来影响结构中冷却剂的流量分配。增大前缘上楔角会使冷却剂向多孔介质下游输运的距离减小,外壁面温度与上楔角之间呈现近似线性增长的趋势。