| 一种超高速飞行器稀薄流动减阻方法及系统 | |
曹进文 ; 黄河激; 孟显; 韩宁; 张颖; 陈瀚宇
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| 2024-06-04 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明公开了一种超高速飞行器稀薄流动减阻方法及系统，方法包括：在来流气体碰撞超高速飞行器的来流壁面之前对来流气体进行激光泵浦，以使得来流气体的中性原子能态落在唯一一个不能跃迁的能态上；在超高速飞行器的来流壁面外周侧形成非均匀磁场，以使得来流气体的中性原子因自身内禀磁矩而受到所述非均匀磁场的排斥作用，以降低来流气体相对来流壁面的法向速度，达到对超高速飞行器的减阻作用。本发明根据稀薄气体的特点，提出采用激光泵浦来流气体、并采用非均匀强磁场形成磁梯度力的办法，降低来流气体相对来流壁面的法向速度，减小阻力，解决了高超速飞行器在稀薄气体空域中的摩擦阻力随飞行速度提高同步增大的问题。 |
| Application Date | 2023-03-09 |
| Application Number | CN202310257648.6 |
| Patent Number | CN116395131B |
| Claim | 1.一种超高速飞行器稀薄流动减阻方法，其特征在于，所述方法包括： 在来流气体碰撞超高速飞行器的来流壁面之前对来流气体进行激光泵浦，以使得来流气体的中性原子能态落在唯一一个不能跃迁的能态上； 在超高速飞行器的来流壁面外周侧形成非均匀磁场，以使得来流气体的中性原子因自身内禀磁矩而受到所述非均匀磁场的排斥作用，以降低来流气体相对来流壁面的法向速度，达到对超高速飞行器的减阻作用； 所述方法还包括对超高速飞行器的减阻效率的计算方法，包括如下步骤： 非均匀磁场内，中性原子由于自身内禀的磁矩而感受到力为： 其中，F为磁梯度力，Bohr磁子μB＝9.274x 10-24J/T，gJ为精细结构下某个量子态的朗德因子、表征该原子态在量子统计中重复统计频次，mj为该量子态对应的磁量子数，J为角动量数，j为超精细能级数，为磁场强度的空间梯度； 设定激光泵浦过程中，来流气体的中性原子能态待落定的唯一一个不能跃迁的能态对应的磁量子数，并计算对应的磁梯度力； 如果设定不能跃迁的能态对应的磁量子数mj＝2，结合激光泵浦后来流气体内的磁梯度力，借助来流气体的速度表示当地磁场强度的函数： 式中，V⊥，0为来流进入磁场区域前的初始法向速度，V⊥为来流进入磁场区域后某个位置上的法向速度，B为当地的磁场强度，M为原子的质量； 根据当地磁场强度的函数，得到最大能滞止的法向速度为： 法向滞止的原子比例为： 式中，ξ为法向滞止的原子比例即减阻效率；V为一个积分变量，表示速度；kB＝1.38E-23J/K，为物理常数；Bwall为壁面处的磁场强度；通过调整磁场的磁场强度Bwall能够调整减阻效率ξ，u为积分变量，T为壁面附近气体温度。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/97394 |
| Collection | 高温气体动力学国家重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 曹进文,黄河激,孟显,等. 一种超高速飞行器稀薄流动减阻方法及系统. CN116395131B[P]. 2024-06-04. |
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