重接式电磁发射的线圈与发射体仿真计算

重接式电磁发射是一种利用磁力线重接来推动发射体的电磁发射形式,具有发射体与线圈无接触、无烧蚀等优点.利用ANSOFT电磁场有限元分析软件建立了重接式电磁发射的三维仿真模型,对线圈磁场、发射体涡流和发射体受力进行仿真计算,并分析讨论线圈和发射体形状变化对发射效果的影响.仿真表明,发射体受力最大值主要取决于发射体在运动方向的受力作用面积,面积越大,受力越大;直线后沿的发射体受力要优于弧线后沿.     

三级重接式电磁发射系统的仿真与实验

重接式电磁发射是一种利用磁力线重接来推动发射体前进的电磁发射形式,发射体受力正比于线圈电感梯度与回路电流二次方的乘积.设计建造了三级重接式电磁发射实验系统,该系统使用箱形线圈和板状发射体,并采用脉冲电容器组作储能元件.基于重接式电磁发射的电路方程和运动方程,并结合实验系统参数的实测与拟合,用四阶Runge-Kutta法建立了发射体运动过程的数值仿真模型.实验结果与仿真所得运动规律相一致.在三级发射过程中,发射体经历三次加速,每次加速都在各级电容器组向线圈放电后很短的时间和距离内完成,发射体终速度明显随电容器组初始充电电压增大而增大.当电容器组初始充电电压为4000V时,质量为160g的发射体获得的三级发射终速度为27.1m/s.     

三级重接炮点火控制系统设计

重接型电磁发射作为电磁发射的一种重要形式,在很多领域内有着很好的发展前景。笔者介绍了重接型电磁发射的基本原理,论述了三级重接炮实验系统的基本构成,并分析了其中的点火系统的重要地位,在此基础上设计了一套适合三级重接炮的触发点火系统。     

一种线圈-重接混合型电磁发射器的设计与仿真

重接型电磁发射器发射速度高,但需要一定的初始速度,结合磁阻型和重接型两种发射器的特点,设计了一种混合型的电磁发射器,解决了重接型发射的初始速度问题,提高了发射效率,并且发射器结构简单。利用An-soft软件对发射器进行仿真,结果显示发射效果良好。     

多级磁力线重接炮的控制与速度测量

重接炮是利用磁力线重接而对弹丸产生推力的电磁发射形式.多级重接炮的关键就在于各级能量的有序释放.本文介绍了重接炮的工作原理,设计了一套多级重接炮的发射控制方案和速度测量系统.以一个自制的三级重接炮系统为基础,实现了其系统控制和速度测量,获得了发射过程中的速度数据及其曲线.对本系统而言,当储能电容器组充电电压为3500 V时,160 g弹丸的发射速度可达24.991 m/s.     

电磁推进技术

当今,以商业为目的的卫星发射、星际探测逐年增加,降低发射成本问题也越来越被关注起来。电磁推进系统的总体设计思想就是采用直线电磁加速器使火箭等运载工具在点火发射前得到一个初始速度,从而达到节省推进剂,进而节约发射成本的目的,而且随着载荷速度的提高,总体的发射成本也将大幅度降低,对于该项技术的技术指标也可以比较宽:几百米/秒到几千米/秒。直线电磁加速器的种类选择是由载荷的质量和发射速度共同确定的,若为小质量载荷且要求发射速度较高时,则采用线圈式电磁发射器或是重接式电磁发射器,因为这两种发射器在工作过程中载荷具有自稳性,省去了磁悬浮装置,缺点是载荷所受力波动较大。若载荷质量较大且发射速度较低时,则采用大推力直线电机作为直线电磁推进器。因为速度比较低,所以可以不用磁悬浮装置,该种方式的优点是:载荷质量可以很大,载荷受力比较均匀等。     

一种多级重接式电磁发射系统的触发电路

重接式电磁发射是电磁发射的一种形式,利用电磁能量推动发射体前进.多级发射的关键在于各级能量的有序释放,因而要求开关正确而可靠地动作.所研究的触发电路中,高压触发脉冲发生电路采用三电极间隙产生陡化的高压触发脉冲,使触发真空开关导通延时的精度被控制在1μs以内.触发信号发生电路采用HFBR-0400系列光发射器和光接收器作执行元件,抗干扰能力强,在多级电磁发射实验中,消除了级间互扰造成的误触发.光发射器和光接收器之间采用光纤连接,有效地实现高压触发部分和低压控制部分的隔离.     

多级重接式电磁发射的电磁分析与有限元仿真

为了对多级发射达到高速时的电磁问题进行研究,以使用板状发射体和箱形线圈的多级重接式电磁发射为研究对象,推导了多级线圈电磁场和发射体涡流场的综合作用方程,利用ANSOFT电磁场有限元分析软件建立了三维有限元仿真模型并进行仿真计算。结果表明,多级线圈电流的同时存在,既改变了单级线圈的磁场分布和磁感应强度大小,也改变了发射体中局部涡流密度的大小和发射体受力的大小。这种改变与线圈电流的频率和相位差异相关,并且线圈间距越小,这种综合作用的影响越大。     

线圈式电磁发射中的涡流分析

重接式电磁发射实际上是一种特殊形式的线圈式电磁发射,由在发射体内感生的涡流和线圈磁场相互作用产生电磁力来加速发射体.发射体内的涡流对发射器的性能至关重要.本文在涡流的二维模型的基础上,分别对涡流和其产生的磁场特性进行了仿真分析,所获得的结果对进一步提高发射器的性能有参考作用.     

电磁发射的历史及发展趋势

回顾了电磁发射发展的各个历程,针对不同电磁发射种类,分析它们发展趋势,阐述了电磁发射领域研究的必要性。     

触发放电位置对重接型线圈推进器加速性能影响的仿真分析

为了使重接型线圈推进器获得较大的出口速度和较高的能量转化效率,需要对其触发放电位置和脉冲电流波形进行优化设计。首先从物理机理上解释了推进过程,然后根据电路方程分析了推进效率,最后采用电磁场有限元仿真分析了不同触发放电位置对重接型线圈推进器加速力、出口速度和推进效率的影响。仿真结果表明,存在一个最佳的触发放电发位置,使得抛体能够在较大范围内获得较大的加速力,从而获得最大出口速度。同时分析发现,重接型线圈推进器在发射过程中存在减速制动力,最大出口速度并不一定对应最大推进效率。在多级重接型线圈推进器的设计中,随着各级抛体人口速度的增大,触发放电位置需要相应优化,同时使驱动线圈中脉冲电流波形与互感梯度变化曲线匹配,才能获得最大的推进效率。     

美军电磁线圈发射技术发展综述

电磁线圈发射器具有弹丸和炮管无机械接触、力学结构合理、效率高、适于发射大质量载荷等优点。20世纪90年代以来美国在多个方向开展了电磁线圈发射技术的研究,该文主要介绍美国电磁线圈发射技术在军事领域的三个应用:电磁迫击炮、电磁飞机弹射系统和电磁导弹助推器。从美国电磁线圈发射技术的发展现状可以看出,电磁线圈发射技术主要应用于发射低速大质量弹丸,具备高储能密度及快速充放电特性的高功率脉冲电源仍是制约电磁线圈发射技术的关键因素,同时精确的同步控制技术和新材料技术的发展将扩大电磁线圈发射技术的应用领域并加快其实用的步伐。     

一种轨道-线圈混合发射器的原理与性能分析

轨道-线圈混合发射器综合了轨道式电磁发射能发射超高速发射体和线圈式电磁发射能发射大质量物体的优点,较易使大质量发射体达到超高速。文章叙述了它的结构,分析了它的运动过程和性能,并论述了混合电磁发射的优点。     

一种轨道一线圈混合发射器的原理与性能分析

轨道-线圈混合发射器综合了轨道式电磁发射能发射超高速发射体和线圈式电磁发射能发射大质量物体的优点，较易使大质量发射体达到超高速。文章叙述了它的结构，分析了它的运动过程和性能，并论述了混合电磁发射的优点。