脉冲成形网络与毛细管等离子体发生器的计算

电容储能脉冲成形网络和消融毛细管等离子体发生器是电热发射系统的两个重要组成部分,电网络的放电电流和等离子体负载在整个放电过程中是互相耦合的.文中将电容储能脉冲成形网络电路的简化模型与等离子体发生器一维模型结合,对等离子体发生器放电实验进行预测,并与实验结果进行了对比,这种计算对脉冲成形网络和等离子体发生器的设计和运行都具有指导意义.     

使用爆炸组合开关的脉冲成形网络技术研究

本文研究了利用爆炸组合开关进行脉冲电流波形调制的技术 ,通过对网络结构、特性的分析和实验 ,建立了使用爆炸组合开关的脉冲成形网络模型及适用于电热化学炮研究的脉冲功率源 ,并进行了不同负载条件下的单、多路PFN的放电实验     

时序控制对强磁场耦合聚能射流过程的影响

基于改变时序控制的相关侵彻深度实验,对强磁场耦合聚能射流过程中的时序控制作用进行研究。采用两种不同结构的强磁体(Ⅰ型和Ⅱ型)进行相关实验研究,实验研究过程中,在其他条件不变的情况下,改变实验的时序控制,分析受强磁场作用后聚能射流的侵彻深度以及侵彻通道的孔形,研究相同电路结构、不同时序控制作用下强磁场对聚能射流稳定性的影响。研究结果表明：时序控制是强磁场耦合聚能射流过程中的重要影响因素之一;由于聚能射流的主要侵彻能力集中在中前段,通过时序控制,使强磁场充分与聚能射流中前部发生作用,能有效地提高聚能射流侵彻效能;对于Ⅰ型强磁体,通过时序调整,56 mm聚能装药形成的射流侵彻能力由初始增加1.7%提高到增加32.8%;对于Ⅱ型强磁体,由初始增加1.6%提高到增加69.4%.     

基于时序及相关检测的调频引信抗扫频干扰方法

针对调频引信抗扫频干扰能力差的问题,建立扫频干扰模型,分析扫频干扰下调频引信失效机理,提出了基于时序及相关检测的调频引信抗扫频干扰方法;综合利用弹目距离信息、双通道时序信息及时间间隔信息作为调频引信输出起爆控制信号的判决条件;仿真验证了算法的可行性,并进行了硬件实现。仿真及实测结果表明,与现有调频引信相比,基于时序及相关检测的调频引信抗扫频干扰方法,有效地提高了调频引信抗扫频干扰能力及引信定距精度,算法复杂度和实时性满足引信要求。     

电热化学发射中硅堆故障试验分析

针对电热化学发射试验中脉冲电源发生的高压硅堆损坏,分析可能导致器件损坏的原因,通过机械振动冲击试验、脉冲放电仿真与试验、硅堆反向恢复特性测量等确定故障原因。研究结果表明：电热化学发射过程中的机械振动冲击不会造成硅堆损伤,故障由电感性质负载特性、串联元件的反向恢复特性不一致和脉冲电源非同步放电等因素共同造成,传输线电感分量偏大是故障发生的直接原因。研究结论对于高压硅堆在电热化学发射中的应用具有指导作用。     

地雷场近地面环境下的脉冲超宽带信道测量与分析

为了研究脉冲超宽带(IR-UWB)信号在地雷场近地面环境中的传播特性,为该技术在未来地雷武器中的应用提供技术支持,在3种典型近地面传播环境下进行了实验测试。通过实测数据的处理,对接收信号特征进行研究,提出了基于能量比检测和多径分量判据相结合的分析方法,得出信道冲激响应并对信道主要参数进行统计计算及分析。计算结果表明,由于地面和周围地表障碍物对信号的反射作用,天线高度为0.3 m和0. 5 m情况下,传播路径损耗系数均小于自由空间,其数值范围为1.50~1.85;通过利用基于自适应截止门限设置的CLEAN算法得到的信道冲激响应,恢复的接收信号与原始信号的能量误差均小于30%,因此统计计算得出的信道参数符合实际传播环境特点,验证了数据处理方法的可行性和信道分析结果的正确性。研究成果能为脉冲超宽带近地面传播信道建模和实际应用提供参考。     

电磁轨道炮发射过程中的分布式脉冲电源系统冲击特性研究

电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统在1~2 ms的时间内,将承受30 kA以上的脉冲电流以及5 kV以上的脉冲电压,对于电源系统关键部件的工作特性造成极大的影响,甚至引起失效。因此,研究分布式脉冲电源系统在电磁轨道炮发射过程中的冲击特性是十分重要的。建立包含动态变化负载的分布式脉冲电源系统模型,利用电路仿真Pspice软件对分布式脉冲电源系统的冲击特性以及关键部件失效后的工作特性进行仿真分析,并将分析结果与实验结果进行对比。研究结果表明：电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统的电容器组,在单一模块晶闸管发生击穿短路故障后,受到较大的反向电流和反向电压,会对储能电容器造成严重破坏;在单一模块调波电感器发生击穿故障后,会造成故障模块的输出电流波形与电容器输出电流波形脉宽相近,且造成输出电流波形脉冲宽度变小,峰值增大（即通过晶闸管电流的di/dt变大）,可能造成晶闸管高压硅堆正向过流烧毁。仿真结果与实验结果吻合程度很高,证明所建立电磁轨道炮电源模型与实际使用模型十分接近,分析得到的结果准确性更好、可信度更高。     

基于模糊控制的脉冲功率源放电时序控制研究

为了实现多参数电源模块的脉冲成形网络输出电流的稳定性与可控性,设计了一种基于模糊控制的电源时序触发控制系统。根据发射过程中电枢状态的非线性特征,建立电磁发射系统电路模型和动力学模型,并设计模糊控制器与控制指令处理与分配系统。建立一个由20个脉冲功率源模块组成的电磁发射系统仿真程序,验证上述系统的可行性。结果表明,模糊控制理论的引入可以准确控制脉冲功率源模块放电时序,使脉冲成形网络输出电流跟踪设定电流波形。     

整体式多爆炸成形弹丸战斗部数值模拟及试验研究

为了提高爆炸成形弹丸（EFP）的命中概率,设计了一种新型整体式多爆炸成形弹丸（MEFP）战斗部结构。为验证设计的整体式MEFP战斗部结构的可行性,对其进行了地面静爆试验,并利用LS DYNA程序对弹丸成形及侵彻45#钢靶过程特性进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。     

晶闸管关断特性在增强型轨道发射系统中的影响分析

基于一种增强型轨道炮负载特性,从机理上分析了大功率晶闸管关断特性在增强型轨道发射系统中的影响。研究结果表明,增强型轨道炮发射过程中脉冲成形网络部分电能得不到有效利用,分析原因是增强型轨道炮的初始电感较大,导轨电流具有梯形波特性,从而使发射初始阶段后膛电压具有较高的幅值,导致该阶段放电的脉冲成形单元存储的电能没有释放完全,大功率晶闸管就因承受了反向电压而关断。通过对增强型轨道炮系统仿真和发射试验验证了上述结论。根据增强型轨道发射系统中脉冲成形网络的实际状况,对剩余电能再利用的方法进行了探讨。研究结论对大功率晶闸管在增强型轨道发射系统中的工程应用具有指导作用。     

基于反向开关晶体管的脉冲电源在电磁发射中的应用

为了进行电磁轨道炮发射机理研究,研制了一套基于反向导通双晶复合晶体管（RSD）全固态开关的电容储能型脉冲功率电源。RSD开关采用可控等离子体换流技术,具有全面积均匀同步导通、开通损耗小、功率大、换流效率高、寿命长的特点。电源系统由16个64 kJ储能模块并联组成,采用一体化紧凑设计,内嵌充电、控制、保护与测量功能。系统额定电压18 kV、总储能1 MJ,可通过时序控制对放电波形进行调节,短路同步放电峰值可达960 kA. 系统在20 mm口径电磁轨道炮上进行了多次发射试验,结果表明脉冲电源系统可靠性高,一致性好,输出波形灵活可调,满足轨道炮超高速发射研究的需要。     

阶跃恢复二极管参数对窄脉冲波形的影响研究

阶跃恢复二极管是超宽带引信产生窄脉冲信号的核心器件,阶跃恢复二极管参数影响窄脉冲信号的幅度和宽度。依据半导体器件理论和阶跃恢复二极管不同的工作状态,建立阶跃恢复二极管模型,分析阶跃恢复二极管参数对二极管正偏导纳和反偏势垒电容的影响。根据窄脉冲产生等效电路,采用电路暂态分析方法求解窄脉冲幅度和窄脉冲宽度,仿真研究阶跃恢复二极管少数载流子寿命、反向饱和电流、零偏结电容和掺杂分布系数与窄脉冲幅度和窄脉冲宽度关系。仿真结果表明,改变阶跃恢复二极管参数可以调节窄脉冲幅度和窄脉冲宽度,通过产生的窄脉冲与仿真结果对比分析,验证了仿真结果的正确性。     

电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究

随着电磁发射技术的发展,对脉冲功率电源特性的要求也越来越高,需要脉冲电流具有兆安级幅值、数毫秒脉宽、上升快速且有平顶波特点,为此研制了1套13 MJ、额定工作电压10 kV 的电容储能型脉冲电源。电源系统采用多模块并联结构,由13个储能1 MJ脉冲成形子系统组成,每个子系统包含20个50 kJ脉冲电源模块,单个模块短路放电电流最大可达65 kA;充电系统由基于串联谐振变换器的高压充电机组成;控制系统具有两级控制结构,使用同步编码信号对各电源模块进行时序放电控制;测量系统采用PXI系统,主从式网络结构,可满足分布式测量需求。系统在模拟负载上进行了性能测试,在电磁发射装置上进行了实验研究。实验结果表明,13 MJ脉冲功率电源系统输出电流波形灵活可调、可靠性高,可以满足电磁发射实验的需求。     

喷管对脉冲爆轰发动机爆轰噪声影响的实验研究

喷管不但可以增加脉冲爆轰发动机推力,而且对脉冲爆轰发动机噪声的形成与传播也具有重要作用。为探索脉冲爆轰发动机爆轰噪声形成机理及控制技术,搭建了脉冲爆轰发动机噪声测试实验系统,在不同位置不同角度对3种不同类型喷管的脉冲爆轰发动机爆轰噪声特性进行了研究。研究结果表明,收敛扩张喷管对于减小脉冲爆轰发动机爆轰噪声幅值作用最为明显,在0°方向3 000 mm处可以达到77.13%的降幅;对于收敛喷管,收敛角度越大指向性越明显,而扩张和收敛扩张喷管的喷管出口面积越大指向性越不明显;喉部直径48 mm的收敛扩张喷管与管口直径280 mm和320 mm的扩张喷管对参考半径影响最为显著,参考半径由1 600 mm减小至800 mm. 研究结果对于爆轰噪声机理研究以及脉冲爆轰发动机工程化应用具有重要参考意义。     

脉冲爆轰发动机爆轰噪声场区域划分及其数值模拟

为了探究脉冲爆轰发动机（PDE）爆轰噪声的传播机理,根据爆轰噪声不同的非线性强度,将PDE爆轰噪声传播区域划分成强非线性区、弱非线性区和线性区3个部分,并分别采用不同的方法对各部分所对应的3种不同控制方程进行求解。数值模拟结果表明：爆轰噪声峰值声压级在出口处迅速衰减,随着轴向距离的增加,衰减速度逐渐放缓;在强非线性区,衰减速度最大值可达33 dB/m;在弱非线性区,最小衰减速度为1.02 dB/m. 模拟结果对PDE爆轰噪声的传播特性研究具有参考价值。     

采用脉宽调制式舵机的滚转导弹自动驾驶仪设计与研究

滚转导弹广泛采用脉宽调制(PWM)模式控制继电式操纵机构,因此研究PWM模式在滚转导弹控制中的应用。给出了两回路驾驶仪设计增益与弹体振荡频率、阻尼之间的关系;重点分析低频PWM所带来的控制耦合效应特性,讨论了耦合大小与弹体时间常数、自旋频率之间的等量关系。通过频谱分析,得到通道耦合干扰的频谱特性。制导与控制指令经PWM后频谱保持不变,但引入了与自旋频率、调制频率和弹体振荡频率相关的高频干扰。为消除控制耦合的影响,根据以上结论,提出这类导弹自动驾驶仪频带设计的一般准则,对这类导弹控制系统的总体设计有参考意义。数学仿真和半实物仿真结果表明,合理设计自旋频率、调制频率和驾驶仪频率,可以有效抑制控制耦合,提高制导精度。     

战术导弹三回路过载驾驶仪时频特性分析

基于小扰动线性化的纵向弹体控制模型,研究了三回路驾驶仪及其新弹体的结构、快速性、鲁棒性以及对静不稳定弹体的增稳能力,建立并分析了驾驶仪的无量纲模型,针对三回路驾驶仪提出了一种新的设计思路。研究结果表明:阻尼回路新弹体增稳能力和鲁棒性较弱;增稳回路新弹体具有良好的鲁棒性和增稳能力但响应速度较慢;三回路驾驶仪通过设计一个远离开环弹体频率的一阶主导极点和一对阻尼合适的高频极点,使系统具备较好的快速性、稳定性和鲁棒性。     

中心锥鳞片阀吸气式脉冲爆轰发动机推力试验研究

为提高吸气式脉冲爆轰发动机的推力,进行了中心锥鳞片阀与中心锥钝体阀吸气式脉冲爆轰发动机（PDE）的对比试验研究,并对多循环吸气式脉冲爆轰发动机工作过程的受力状况进行分析。研究结果表明：采用压电式力传感器能准确测量多循环吸气式脉冲爆轰发动机的平均推力;在10 Hz相同工况下,中心锥鳞片阀吸气式PDE的平均推力是中心锥钝体阀吸气式PDE平均推力的2.05倍。研究结果对多循环吸气式PDE推力的直接测量以及提高吸气式PDE的推进性能具有重要意义。