纳秒激光等离子体减阻数值模拟

陈 豪，石 磊，马丽华，徐 景，卢朝梁，陈永安

（1.空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077；2.95561部队，西藏拉萨850002）

纳秒激光等离子体减阻数值模拟

陈 豪1，石 磊1，马丽华1，徐 景2，卢朝梁1，陈永安1

（1.空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077；2.95561部队，西藏拉萨850002）

针对激光等离子体减阻技术机理，采用纳秒激光，数值模拟激光等离子体在流场中的演化过程，分析关键参数对纳秒激光等离子体减阻性能的影响。结果表明：纳秒激光能最大程度地提高激光等离子体减阻性能，阻力减小的百分比达99%，低阻力维持时间是入射激光持续时间的103倍；随着来流马赫数的增大，空气来流强度增强，导致减小阻力的百分比减小；随着激光能量的增加，激光引致的冲击波强度增大，使得减小阻力的百分比增加；随着激光聚焦击穿位置的增大，减小阻力的百分比减小，但低阻力维持的时间明显增加。

纳秒激光；等离子体减阻；减小阻力的百分比；来流马赫数；激光能量；激光聚焦位置

1 引 言

1978年，美国伦瑟勒工学院的Myrabo率先提出利用激光在飞行器前端聚焦击穿空气形成高温高压等离子体，减小超声速飞行器气动阻力的新概念［1］，其基本原理是在飞行器头部通过激光等离子体形成高压扰动，改变超声速来流形成的弓形脱体激波波形，变为斜激波，从而减小飞行器受到的阻力［2］。由于具有可控性好，减阻效率高等特点，受到国内外学者的广泛关注［3］。近年来，基于微秒级CO2气体激光，相继开展了减阻机理、实验和数值模拟研究［4－7］，讨论分析了激光脉冲能量［8］、激光聚焦击穿位置［9］及来流马赫数［10］对减阻性能的影响，目前利用激光等离子体技术可以减小70%以上的波阻。……