高超聲速飛行技術(shù)是搶占空天戰(zhàn)略高地的殺手锏，更快、更遠是高超飛行器發(fā)展方向。力學(xué)所高超聲速推進技術(shù)課題組團隊聚焦高超聲速飛行技術(shù)地面實驗研究，針對超高速飛行器和高超聲速吸氣式發(fā)動機的內(nèi)外流的高時空分辨測量需求，成功研發(fā)超高重頻激光測量平臺。
 

　　該平臺基于自主研發(fā)的半導(dǎo)體泵浦固體脈沖組激光器和定制的高能多級放大染料激光器，實現(xiàn)了紫外波段200-400nm的高頻脈沖激光輸出，其中典型工作脈沖串寬度50ms，脈沖串輸出頻率1Hz，子脈沖寬度4.5ns，子脈沖頻率10-100kHz，典型子脈沖能200mJ@1064nm/10kHz。該平臺的性能指標在同類測量設(shè)備中國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先，將基于激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)進行高焓流動參數(shù)的定量表征研究。
 

　　未來高超聲速飛行器需要在寬空域和寬速域飛行包線內(nèi)能夠安全可靠地起飛、巡航和返回。大氣層是飛行器飛行與往返的必經(jīng)空間，而高速/高焓化學(xué)反應(yīng)流動是這一飛行走廊區(qū)域的主要特征。超燃沖壓發(fā)動機是高超聲速飛行器的動力系統(tǒng)，復(fù)雜流動條件下超燃沖壓發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性是關(guān)鍵問題。基于激光的非接觸式測量技術(shù)在復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)流動領(lǐng)域具有不可替代性。特別地，具有高時空分辨率的激光測量技術(shù)(如激光誘導(dǎo)熒光、分子標記測速、粒子圖像測速等)可以解析湍流燃燒的瞬態(tài)過程，對燃燒穩(wěn)定性和過程產(chǎn)物生成機理的研究至關(guān)重要，相關(guān)儀器設(shè)備能夠有力支撐國家重?科技的研發(fā)和利用，比如燃氣輪機、航空發(fā)動機、和高超聲速吸氣式發(fā)動機。此類研究都需要依賴大量的地面試驗及精細化測量獲得數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，提煉機理。
 

　　因此，深刻理解復(fù)雜反應(yīng)流動需要加快基礎(chǔ)科學(xué)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在工程技術(shù)和科學(xué)研究之間建立橋梁。中國科學(xué)院力學(xué)研究所研發(fā)的超高重頻激光測量平臺能夠提供精細化流場測量能力，為高超聲速飛行技術(shù)的研發(fā)提供重要技術(shù)支撐。
 

 

超高重頻激光測量系統(tǒng)