为了研究大气压强对激光推进耦合系数的影响,设计了一座真空仓,利用真空泵系统控制仓内气压从4.6×103 Pa到101.3×103 Pa之间变化。采用单脉冲能量为20 J的TEA CO2激光器,对挂有光船模型的冲击摆进行大气模式激光推进耦合系数的测定。实验发现随着真空仓内气压的上升,冲量耦合系数逐渐增大,当气压值达到34.6×103 Pa左右时,冲量耦合系数达到最大,随后伴同气压值的增加冲量耦合系数逐步下降。当入射激光单脉冲能量为10 J时,冲量耦合系数的峰值处的气压值略有降低。从激光等离子体冲击

为了研究TEA CO2激光输出的脉冲波形对激光推进中冲量耦合系数的影响，通过激光技术手段，改变激光混合气体比例及压强，控制激光器脉冲输出波形,将激光的脉冲宽度压缩近50%。在此基础上进行的激光推进冲量耦合系数的实验测量和数值计算结果表明，对于大气呼吸模式TEA CO2激光推进而言，在不影响工质击穿功率密度的情况下，减小脉冲前段起击穿工质作用的尖峰部分占整个脉冲能量的比例，有利于获得高的冲量耦合系数。脉冲宽度大于二维运动的特征时间时，获得的冲量耦合系数也高于脉冲宽度偏小时所获得的冲量耦合系数。

实验通过采用最大输出脉冲能量为100 J的TEA CO2激光器,研究了从13～80 J的激光脉冲能量对大气呼吸模式激光推进冲量耦合系数的影响。结果表明当脉冲能量在80～24 J变化时,冲量耦合系数没有明显变化,当脉冲能量下降至22 J以下时,冲量耦合系数下降52%。对这一特性进行了初步的理论分析,并通过改变实验环境气体压强,对这一理论进行了验证。

采用1.06 μm纳秒脉冲固体钕玻璃激光器和K9玻璃材质铃形推进器开展了大气呼吸模式单脉冲竖直激光推进实验和相应的数值模拟研究。结果表明,纳秒脉冲激光推进中焦距在推进器构型因素中占主导地位,焦距越大,推进性能越好,焦距相同时,开口张角小、喷管长的推进器获得的冲量耦合系数越大,这与微秒脉冲CO2激光推进的结论不同。分析认为超短脉冲对推进器壁面的热损伤是短焦距推进器性能较差的真正原因。在18 J单脉冲激光作用下,12.5 g推进器被竖直推进24.5 mm,冲量耦合系数达到478.75 μNDK·sD