метрии плазменного образования (начинается вторая стадия процесса
расширения).
Яркостная температура
Т
я
,i
неравномерно нагретой приповерх-
ностной плазмы является одним из важнейших интегральных опти-
ческих параметров, позволяющих оценить спектрально-яркостные
характеристики лазерного факела. В проведенных расчетах в качестве
исходной информации для расчета
Т
я
,i
служили плотности спектраль-
ных потоков излучения
q
i
(
i
= 1
,
2
,
3
) в трех спектральных группах.
При известном значении
q
i
(
i
= 1
,
2
,
3
) яркостная температура
Т
я
,i
в соответствии с определением [19] находится из решения уравнения
q
i
=
15
π
4
σT
4
я
,i
(
F
(
x
2
,i
)
−
F
(
x
1
,i
))
, F
(
x
k,i
) =
x
i
0
x
3
dx
exp (
x
)
−
1
, x
k,i
=
hν
k
kT
я
,i
,
где
σ
— постоянная Стефана–Больцмана;
i
— номер частотной груп-
пы энергий фотонов, для которых проводится вычисление
Т
я
,i
;
x
2
,i
и
x
1
,i
— соответственно верхняя и нижняя частотные границы
i
-й спек-
тральной группы.
В первой группе расчетов (
q
Laz
= 2
·
10
7
Вт
/
см
2
,
E
Laz
= 0
,
3
Дж,
t
Laz
= 500
нс,
P
∞
= 0
,
1
атм,
P
∞
= 1
атм) излучение (яркостные
температуры) лазерного факела максимально на первой стадии про-
цесса расширения и заметно отличается от излучения черного тела
(
Т
я
1
= 22
кK,
Т
я
2
= 14
кK,
Т
я
3
= 12
кK,
t
≈
0
,
2
мкс). При этом
наибольшие значения яркостных температур (
Т
я
1
= 22
кK) эрози-
онной лазерной плазмы достигаются в первой спектральной группе
(
hν
1
= 0
,
1
. . .
3
,
14
эВ) в момент времени
t
≈
0
,
2
. . .
0
,
4
мкс.
Уровни значений импульса отдачи
I
mp
и силы
F
максимальны на
начальной стадии расширения и в этой группе расчетов составляют:
I
mp
≈
16
H/МВт,
F
≈
10
H.
Вторая группа расчетов показана на рис. 7,
в
; 8,
б, в
; 9.
Эти пространственные распределения соответствуют лазерному
воздействию с параметрами
q
Laz
= 2
·
10
9
Вт/cм
2
,
E
Laz
= 3
Дж,
t
Laz
= 50
нс и дают возможность оценить влияние энергии, мощно-
сти лазерного воздействия, длительности лазерного импульса. В этой
группе расчетов в сравнении с предыдущим вариантом на порядок уве-
личивается энергия в лазерном импульсе (
E
Laz
= 3
Дж). Увеличение
энергии в лазерном импульсе сопровождается сильным (на порядок)
уменьшением длительности лазерного воздействия (
t
Laz
= 50
нс).
Изменение лазерных параметров, сделанное в данной группе
расчетов, приводит на начальной фазе расширения (показана на
рис. 9,
б, г
) к увеличению значений и степени равномерности тем-
пературного поля (
Т
≈
30
кK для
P
∞
= 1
атм;
Т
≈
50
кK для
P
∞
= 0
,
1
атм). Большая равномерность по объему поля температуры
72 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 4
