主动电磁装甲拦截弹发射过程研究

主动电磁装甲是一种具有良好发展前景的装甲防护技术,它能有效提高装甲车辆的防护性能和机动性能。分析了主动电磁装甲拦截弹发射器的发射原理,推导了拦截弹的受力方程和运动学方程。为了分析加载过程中拦截弹的运动规律,给出了拦截弹加速过程分析的数值分析方案;编制拦截弹发射过程仿真的有限元分析程序并进行了仿真,得到了加载瞬间拦截弹的速度和位移随时间变化的规律。为了对仿真结果进行验证,搭建实验系统并进行了拦截弹发射实验,结果表明仿真结果与实验数据符合较好。     

单级同步感应线圈炮结构参数研究

针对单级同步感应线圈炮系统中影响弹丸速度和系统效率的主要因素——驱动线圈和电枢的结构参数、电容器的电容和放电电压以及电枢的触发放电位置,笔者对不同结构参数的单级同步感应线圈炮物理模型进行有限元分析与仿真,得出各项结构参数对弹丸速度的影响规律,提出了一组最佳的结构参数并根据优化的结构参数进行了发射实验。仿真和实验结果均表明该结构参数可以有效地提高弹丸速度和系统效率。     

单级同步感应线圈炮电枢的磁场-温度场有限元分析

为了研究电枢在同步感应线圈炮发射过程中的温度分布规律以及影响电枢温度分布的因素,依据瞬态涡流场和计算传热学的相关理论建立单级同步感应线圈炮电枢磁场-温度场耦合分析的数学模型,利用APDL建立了电枢和驱动线圈的有限元模型,将线圈炮发射过程中电枢中感应的焦耳热损耗作为体积热源,通过顺序耦合的方法实现电枢的磁场一温度场有限元...     

基于场路耦合的弹射式电磁线圈发射器动态特性研究

为准确研究弹射式电磁线圈发射器发射过程的动态特性,基于T-Ω法建立了弹射式电磁线圈发射器二维场路耦合的数学模型,采用牛顿-拉夫逊(Newton-Raphson)算法对EMCLCC场路耦合模型进行了求解,得到了EMCLCC发射过程中回路电流、电枢受力、电枢的速度和位移随时间变化曲线。可以看出弹射线圈内电流峰值远高于驱动线圈电流峰值,且对电枢的作用力远大于驱动线圈对电枢的作用力,因此弹射线圈与电枢的磁耦合更加紧密。     

基于蚁群算法的同步感应线圈炮结构参数优化

能量转换效率一直是制约同步感应线圈炮(SICG)工程应用的重要因素.对于SICG系统,任何机电参数的改变都会直接或者间接地影响系统能量转换效率.为了提高SICG系统的能量转换效率,建立了SICG的机电模型,以驱动线圈的结构参数、电枢结构参数以及两者的轴向中心距为变量,以能量转换效率为目标函数,采用蚁群算法对60 mm口...     

感应线圈炮电枢的磁-结构耦合分析

电枢是感应线圈炮的关键部件,其在工作过程中易发生破坏。为了设计高强度的电枢,以保证感应线圈炮实验研究的顺利进行,建立了电枢磁-结构耦合过程的数学模型;用有限元仿真程序建立了感应线圈炮的仿真模型,并对所建模型进行了仿真,得到了电枢的涡流、电磁力、变形及应力分布规律;分析了电枢后端部壁厚变化对电枢应力的影响规律。结果表明:电枢的涡流密度、所受电磁力和结构变形在电枢的后端部最大,最大应力值位于电枢后端部内侧,并且随着电枢壁厚的增加,电枢的最大应力值逐渐减小,故在设计电枢时其后端部应采取加固措施以提高电枢的强度。     

三级同步感应线圈炮内弹道过程仿真

为了研究多级同步感应线圈炮的弹丸内弹道运动规律,建立了多级同步感应线圈炮的机电模型,绘制了机电模型的仿真程序流程框图.采用轴对称线圈磁场的数值计算方法和微分方程的前向差分法编写了仿真程序,并对一个三级同步感应线圈炮的弹丸内弹道运动过程进行了仿真.结果表明,电枢中的感应电流从尾部往前部依次减小,电枢尾部电流最大,温升和受力也最大,因此电枢尾部最容易被破坏.     

单级同步感应线圈炮场-路耦合分析与参数优化

为了准确地确定驱动线圈中的响应电流,建立了单级同步感应线圈炮二维场-路耦合的数学模型,利用APDL编制了基于场-路耦合数学模型的仿真程序。利用该程序对美国桑迪亚国家实验室公布的同步感应线圈炮模型进行了仿真并与SLINGSHOT仿真结果进行了比较;进行了单级同步感应线圈炮发射实验,测量了放电回路中的响应电流并与仿真结果进行了比较,比较结果均验证了仿真程序的合理性。基于场-路耦合程序建立了单级同步感应线圈炮回路参数的优化数学模型,对放电回路参数进行了优化,根据优化结果进行了发射实验并测量了电枢速度,优化后系统的发射效率1.14%提高到2.02%。     

脉冲电流作用下同步感应线圈炮电枢的应变测量

电枢是同步感应电磁线圈炮（Synchronous Induction Coilgun,SICG）的一个关键部件,在线圈炮的发射过程中易发生破坏．为了保证SICG发射实验的顺利进行,对空心圆筒电枢的应变进行了测量．用电阻应变仪来测定应变是目前使用较多的一种方法,但SICG放电过程中产生的瞬间强磁场会使应变计感应极强的干扰信号,严重影响应变计的准确测量．根据惠斯登电桥原理,文中采取了内补偿法克服这种固有的电磁干扰,即将补偿片安装在工作片的上面,工作片与补偿片位于相同的空间位置,感受相同的物理效应,但补偿片没有工作片的力学变形,这样工作片与补偿片同步感受电磁干扰信号,在桥路中互相抵消,测得的仅是工作片的力学效应．基于动态应变测试原理搭建了单级SICG的实验装置,利用动态电阻应变仪对“零速度”电枢进行了应变测量,测出了电枢尾部应变随时间的变化规律;利用有限元软件对电枢进行了磁一结构耦合分析,得出了电枢的应力分布规律,以及电枢尾部的应力随时间的变化规律,与实验结果基本相符．     

同步感应电磁线圈炮电枢的结构分析

电枢是同步感应电磁线圈炮中的一个关键部件,电枢的强度指标是衡量同步感应电磁线圈炮性能的重要标志。文中介绍了同步感应电磁线圈炮的工作原理,建立了单级同步感应电磁线圈炮的机电模型,在峰值电流载荷为17kA的情况下,对电枢的结构进行了有限元分析,得出了电枢在不同时刻的电磁力分布规律以及最大的应力分布和电枢的最大变形。结果表明:电枢所承受的电磁力和结构变形在电枢的后端部最大,最大应力值位于电枢后端部内侧,故在设计电枢时其后端部应采取加固措施以提高电枢的结构强度。