4-4  氧碘化学激光器新型气帘实验

蔡光明  刘  军  朱连贵

　　在氧碘化学激光器中，光腔气流的稳定度表明了反应气流组分在光腔中的稳定浓度分布。浓度越稳定，输出功率越稳定。通过气动光学一体化平台的前期实验，可以明显地观察到在光腔内静压曲线均有一个先升高后降低的过程。这是由于光腔与光腔盒之间有一段空穴，主气流在通过光腔时会在空穴处产生旋涡。光腔盒气帘的作用是为了避免主气流中的介质在出光期间对腔镜造成损伤。

为了减小空穴对光腔气流的不利影响，实验时在喷管出口两侧顺气流方向各增加一道引射式气帘。通过引射式气帘的引流作用，抑制光腔盒中气帘外推作用，将光腔中气流通道拓宽，并保证从碘喷管中出来的主气流不受阻碍，顺利进入下游扩压器。并在光腔中使气流总压损失降低，光腔静压变得更加平稳，更有利于激光功率的提取。引射式气帘首先应当具有相当稳定的初速度，并且气帘出口的静压要与光腔静压匹配，使气帘中的引射气流对光腔主气流不会产生大的扰动。因此在气帘气流进入光腔之前，必须保证气帘前进气压力的恒定，在引射气帘装置前端，增加了一个气流缓冲罐，并通过一分二接管来向光腔中的两道气帘同时供气，使两道气帘的参数保持相同。

通过原气帘、新单气帘、双气帘三种气帘作用方式的对比验证实验，分别比较不同实验状态下光腔静压、总压损失及输出功率的情况，可以得出结论：（1）双气帘及新单气帘作用条件下，光腔内总压损失减小，可供压力恢复的能量增加，对于提高超扩段出口静压，减小压力恢复系统的负担十分有利。（2）采用双气帘或新型气帘，将显著降低光轴静压，更有利于激光器在低腔压下工作。（3）新单气帘对腔压的影响最小，在高背压条件下，能够有效地降低光腔的压力；双气帘方式下的影响比新单气帘稍差，在高背压条件下对降低腔压的作用也稍逊于新单气帘。原单气帘在三者中对腔压的影响最大，高背压条件下降低腔压的作用也最差。（4）由于随着光腔气流通道的改善，主气流在光腔中速度发生改变，在双、新单气帘条件下，光腔主气流的速度比原单气帘的速度快，进入扩压器的动能在总能量中所占的比例较大，对于同一扩压器，在扩压器出口静压（背压）也就相应降低。在扩压器中，随着阀门开度的减小，三种气帘装置下超扩段出口背压与喷管上游压力比值的差异在逐渐缩小。（5）相比而言，双气帘作用方式更能够减轻光腔中的空穴效应，使光腔处的流道显著改善，提高超音速主气流在光腔部分的增益介质浓度均匀性，并在背压改变时，输出功率稳定性相对较高。