为解决燃烧驱动DF/HF激光器的高效和紧凑化问题,本课题开展了燃烧驱动DF/HF激光器燃料预热及气膜冷却型增益发生器研究。主要目的在于通过燃料预热提高激光器的运行效率,大大减小激光器的燃料消耗,进而减小燃料供给系统、激光装置以及压力恢复系统的体积和重量,使激光器更加紧凑化;通过对气膜冷却型喷管组件的结构优化,使得可有效保护喷管喉道的He气膜流量大大减小。针对燃烧驱动DF/HF激光器,进行了燃料预热解析求解和数值仿真分析。解析求解结果表明,对于燃烧驱动DF/HF激光器五种不同的燃料体系:（C2H4+NF3+Hep）+（D2+Hes）、（H2+NF3+Hep）+（D2+Hes）、（H2+F2+Hep）+（D2+Hes）、（D2+NF3+Hep）+（H2+Hes）、（D2+F2+Hep）+（H2+Hes）,燃烧室各燃料均预热的条件下,预热温度为1100K时,产生相同流量F原子所需的燃烧室燃料总质量流量分别较常温条件下减小约38.9%、32%、55.3%、32%、54.6%;仅预热主稀释剂Hep至1100K时,产生相同流量F原子所需的燃烧室燃料总质量流量分别较常温条件下减小约32%、25%、53.6%、25%、52%。数值仿真结果表明,在相同F原子摩尔流量条件下,对于DF/HF激光器（H2+NF3+Hep）+（D2+Hes）和（D2+NF3+Hep）+（H2+Hes）两种不同燃料体系,燃烧室各燃料均预热的条件下,预热温度为1100K时,激光器输出功率分别较常温条件下提高约18.2%和13.6%,激光器比功率分别较常温条件下提高约46.4%和43.8%;对于DF激光器（H2+NF3+Hep）+（D2+Hes）燃料体系,仅预热主稀释剂Hep至1100K时,激光器输出功率和比功率分别较常温条件下提高约13%和34%。对气膜冷却型喷管组件的结构进行了优化和数值仿真分析。优化结果表明,将气膜狭缝位置向喷管喉道方向移动、减小气膜狭缝宽度、减小喉道等截面段长度、增大喉道附近喷管收缩段壁面夹角均可有效减小有效He气膜流量。当气膜狭缝前表面移至AR≈2处、气膜狭缝宽度减小为0.1mm左右、喉道等截面段长度缩短为0.1mm、喉道附近喷管收缩段壁面夹角增加至45°（半角）时,有效He气膜流量减小至主气流的8%,较原气膜冷却型喷管组件（26.5%）减小2/3。完成了优化后气膜冷却型喷管阵列的概念设计,不仅大大减小了有效He气膜流量,同时实现了He气膜流量的均匀性。对于不同气膜冷却型喷管结构而言,气膜流量过小均会导致气膜狭缝内产生驻涡。而一旦气膜狭缝中产生驻涡,则会将主气流中F原子卷入漩涡中,引起F原子部分复合,导致进入光腔的F原子流量减小,从而导致激光器输出功率下降;同时,过小的气膜流量很难对喷管喉道形成足够的保护,喷管喉道壁面易受热膨胀,进而导致燃烧室总压上升。据此设计了工程中测试气膜冷却型增益发生器有效气膜流量的试验方案。完成了燃料预热系统的工程设计以及试验验证。试验结果表明,加热器加热至600℃时,可将11.01636.72g/s的N2加热至529490℃,N2与加热器壁面之间的换热功率和换热系数分别为5.8217.91kW和58.6154.5W?m-2?K-1。进行了大功率激光器工程实用化电驱动燃料加热器的总体方案设计。该电驱动燃料加热器采用电加热相变蓄热的方式进行燃料预热,结构紧凑,换热面积大,且可移动性强,理论上可将流量为39 mol/s（t=30s）的He加热升温ΔT=800K。燃料预热至1100K时,激光器所需燃料消耗减小约1/3;同时,优化后气膜冷却型喷管的结构设计可有效地解决喷管喉道的烧蚀问题,使有效He气膜流量减小约2/3。二者可使激光器燃料供给系统、激光装置以及压力恢复系统的体积和重量均相应地减小约1/3,这对于推动燃烧驱动DF/HF激光器的高效和紧凑化发展具有重大的实际工程价值。