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。     

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.     

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。     

重接式电磁发射技术的现状及应用前景

论述重接式电磁发射技术基本原理，对几种不同类型的重接式电磁发射装置进行了简单的对比和分析，并阐述了重接式电磁发射技术在不同领域的应用前景。     

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。     

线圈型电磁发射器结构优化设计

线圈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。本文介绍了线圈型电磁发射器的基本原理,以及线圈外形结构、弹体材料的设计准则。并通过有限元方法分析了影响线圈型电磁发射器发射速度的几个因素,得出了最优线圈型电磁发射器结构外形。     

电磁继电器的电磁兼容性测试

针对某型号电磁继电器进行了电磁发射和电磁敏感度测试,并对结果进行了定量分析。研究表明,电磁继电器的电磁传导发射对外干扰较大;而在敏感度方面,继电器对电快速脉冲群和尖峰电压的抗扰度较高;对短时中断和电压暂降的抗扰度较低;外部幅值〉0.05T的磁场会使继电器发生误动。     

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.     

平面螺旋线圈电磁发射器发射过程的动态仿真

电磁发射器发射拦截弹的过程是一个电磁学与运动学交互影响的复杂动态过程,该文以储能脉冲电容器驱动的平面螺旋线圈电磁发射器为例,利用Ansoft有限元软件中的2D瞬态求解器对电磁发射器的发射过程进行了动态仿真。建立了描述电磁发射器动态发射过程的数学模型,然后对平面螺旋线圈电磁发射器的发射过程进行仿真,并利用实验装置进行了发射实验,验证了仿真思路和仿真结果的可行性。     

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。     

电磁弹射技术的原理与现状

电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术,适宜于短行程发射大载荷,在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。文章简述了该项技术的基本原理和特点,并对其应用中的几个关键问题进行了分析。     

Development of railgun accelerator at the institute of space and astronautical science (ISAS)

This paper describes the current status of the development of electromagnetic launchers such as the railgun at ISAS. The railgun is the most improved accelerator of Electromagnetic Launchers (EML). EML offers a potential for accelerating a projectile to much greater velocities than achieved with conventional powder guns or light gas guns. However, there has been little progress in increasing the velocity of EMLs since the experiment by Rashleigh and Marshall. A few experiments have been reported achieving velocities greater than 6km/s. The authors have achieved velocities greater than 6 km/s by reducing plasma leakage which is one of the factors limiting velocity. In this paper a 6 km/s launch is reported, compared with the results of two other shots considered from the viewpoint of plasma leakage, and the effect of entrainment of eroded material into the armature by rail ablation was discussed on the basis of simulated numerical calculations.     

电磁轨道发射器的几何尺寸对电感梯度的影响

电感梯度是影响电磁轨道发射器性能的重要参数,主要由发射器结构的几何尺寸决定。为此,从Biot-Sa-vat定律出发,考虑了发射过程中轨道上电流分布的趋肤效应,推导了矩形口径电磁轨道发射器电感梯度的理论解析式,通过数值算例研究了结构几何参数对电感梯度的影响规律,并与现有的电感梯度公式进行了比较。结果表明,在小口径电磁轨道发射器中,当轨道厚度从1/3倍口径变为1倍口径时电感梯度降低约20%。由于充分考虑了电枢和轨道几何参数的影响,给出的电感梯度理论公式更符合实际情况。     

电磁发射拦截系统发射线圈三维温度场数值计算

为了更好地对电磁发射拦截系统的发射装置进行设计和实验研究,分析了发射装置的工作原理,建立了发射瞬间发射线圈温度场的数学模型。用有限元软件编制仿真程序建立了发射装置的仿真模型,并对其进行了三维温度场的有限元仿真,得到了发射线圈的温度随时间变化的规律;分析了线圈电流峰值载荷变化对线圈温度的影响规律。结果表明:由于发射线圈中脉冲电流产生焦耳热的作用,线圈的温度瞬时升高,但加载过程的前段时期内线圈的温度分布很不均匀,最高温度位于最里圈的内侧,随着放电时间的延长,由于受到热传导的作用,线圈的温度逐渐下降并趋于均匀;发射线圈的温度随着电流载荷峰值的增大而迅速升高,若温度过高,会影响发射装置的发射效率和使用寿命。故当发射线圈的电流载荷较大时,应采用必要的冷却措施,以减少发射线圈的温升。     

Operation of 1550-nm electroabsorption-Modulated laser at 40/spl deg/C for 10-gb/s, 40-km transmission

Semicooled operation at 40/spl deg/C of electroabsorptive modulator integrated laser (EML) for intermediate reach communication has been demonstrated. Reproducible operation at the elevated temperature was achieved through a device parameter optimized based on the temperature dependence of the dc characteristics of EML and a design of multi-quantum-well structure providing both relevant output power and high-frequency bandwidth at 40/spl deg/C. Good eye pattern and near zero chirp with the average power over 0 dBm are obtained at 40/spl deg/C, with an estimated lifetime over 20 years.     

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.     

Deregulation of the Swiss Electricity Industry: Short-Run Implications for the Hydropower Sector

Despite fears to the contrary, an analysis of the cost structure of hydropower plants suggests that only a few Swiss hydropower plants will encounter financial difficulties in the short run if the Electricity Market Law (EML) is signed into law.     

重复推进系统中脉冲功率源研制及应用

电磁推进相对常规推进具有初速度高、稳定性高、可控性好等诸多优点。在电磁推进系统中,具备高储能密度、快速充放电特性的高功率脉冲功率源是系统应用的基础。为了满足电磁重复推进和冲击力试验要求,研制了电容器储能的200kJ脉冲功率源,主要工作包括电源结构优化设计、放电时序的精确控制及试验研究。脉冲电源放电电流与PSpice仿真相吻合,可以满足小质量电枢重复推进和冲击力试验要求。