Investigación Teórica de la Propulsión por Ablación Láser Usando Fluidos a Microescala en la Atmósfera
Autores: Mao, Chentao; Jiang, Luyun; Du, Baosheng; Zheng, Yongzan; Cui, Haichao; Wang, Diankai; Ye, Jifei; Han, Jianhui; Hong, Yanji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación Teórica de la Propulsión por Ablación Láser Usando Fluidos a Microescala en la Atmósfera
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Ablación láser
Tecnología de propulsión
Impulso específico
Evolución del flujo
Formación de empuje
Modelo teórico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La propulsión por ablación láser basada en propulsores líquidos es un tipo de tecnología de propulsión con un alto impulso específico y buena controlabilidad que puede aplicarse a propulsores espaciales, soldadura por arco metálico de gas y luz ultravioleta extrema. Sin embargo, sus mecanismos básicos, como la evolución del flujo y la formación de empuje, aún no se han descrito en detalle. En este estudio, se investigó la ablación láser de fluidos a microescala en la atmósfera. Se observó la evolución del flujo con diferentes energías láser y masas de fluido utilizando un sistema de schlieren. De acuerdo con la característica de la evolución del flujo, se estableció un modelo teórico de propulsión por ablación láser en la atmósfera. Por primera vez, se propuso una hipótesis teórica en la que la energía láser se divide en dos partes, que actúan sobre el fluido y el aire respectivamente. El modelo indica que los impulsos generados por los fluidos y el aire siguen leyes de potencia con la energía láser, mientras que los exponentes son 0.5 y 1, respectivamente. En la atmósfera, debido al efecto de blindaje de una onda de detonación mantenida por láser sobre el láser, la energía absorbida por el fluido permanece prácticamente sin cambios, mientras que solo cambia la energía absorbida por el aire. Significativamente, el modelo teórico es consistente con el experimento de impulso y los estudios actuales.
Descripción
La propulsión por ablación láser basada en propulsores líquidos es un tipo de tecnología de propulsión con un alto impulso específico y buena controlabilidad que puede aplicarse a propulsores espaciales, soldadura por arco metálico de gas y luz ultravioleta extrema. Sin embargo, sus mecanismos básicos, como la evolución del flujo y la formación de empuje, aún no se han descrito en detalle. En este estudio, se investigó la ablación láser de fluidos a microescala en la atmósfera. Se observó la evolución del flujo con diferentes energías láser y masas de fluido utilizando un sistema de schlieren. De acuerdo con la característica de la evolución del flujo, se estableció un modelo teórico de propulsión por ablación láser en la atmósfera. Por primera vez, se propuso una hipótesis teórica en la que la energía láser se divide en dos partes, que actúan sobre el fluido y el aire respectivamente. El modelo indica que los impulsos generados por los fluidos y el aire siguen leyes de potencia con la energía láser, mientras que los exponentes son 0.5 y 1, respectivamente. En la atmósfera, debido al efecto de blindaje de una onda de detonación mantenida por láser sobre el láser, la energía absorbida por el fluido permanece prácticamente sin cambios, mientras que solo cambia la energía absorbida por el aire. Significativamente, el modelo teórico es consistente con el experimento de impulso y los estudios actuales.