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。     

多模块脉冲变压器并联驱动电磁推进系统仿真

为了探索多模块脉冲变压器并联的脉冲功率源用于电磁推进系统的可行性,建立了多模块脉冲变压器并联电路及其驱动电磁推进系统的数学模型,仿真分析了多模块脉冲变压器并联输出特性、多模块并联下电磁推进系统的推进特性,以及放电时脉冲变压器过电压的限制措施等.脉冲变压器模块数为20,储能100kJ,理想情况下仿真得到的抛体发射速度达到...     

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。     

基于nRF905 的遥控型电击发装置

针对传统的靶场测试中人手动扣动枪械扳机带来的安全性低、误差大、数据传输实时性差等问题,设计了一种基于 nRF905的遥控型电击发装置,实现了靶场射击的自动化,加快了其数字化进程。该装置采用 AT89C52单片机为中央处理单元,利用 AT89C52的扩展端口及无线收发模块 nRF905进行设计,并制作成系统样机分别在室内和空旷地带进行实地穿墙试验。实验结果表明：该装置能够实现以遥控方式控制枪械的击发,在保障操作人员的生命安全的同时满足了靶场穿墙及遥控击发距离需求。     

应用于冲击片雷管的小型脉冲功率源研究

为满足脉冲功率源体积和精确度的更高要求,分析了小型脉冲功率源的研究方向以及实现途径,设计了一种应用于冲击片雷管起爆的脉冲功率源.试验表明此小型脉冲功率源能成功起爆HNS-Ⅳ炸药柱.     

提高脉冲功率源控制系统抗干扰能力的技术措施

针对电热化学炮研究中所遇到的电磁干扰问题，分析了电磁环境影响时序控制系统工作可靠性的主要因素及途径，对电磁干扰信号进行了频谱分析，提出了利用浮地屏蔽法解决控制系统抗干扰的技术措施，阀在储能３００ｋＪ的脉冲功率源中进行了多路放电实验。有效地提高了时序控制系统的抗干扰能力，使脉冲功率源的工作稳定性得到了改善。     

微波功率双栅FET脉冲发射源

利用微波功率双栅场效应晶体管研制的介质腔稳频振荡器和脉冲调制发射源,在GHz,达到2MHz 的高重复频率、50～100ns 的窄脉冲宽度和100～200mw 的脉冲功率。高频率稳定度的脉冲发射源将为脉冲射频系统提供性能优良的新部件。     

基于PSD的弹丸膛内运动姿态测量系统研究

阐述了利用光电位置敏感传感器、半导体激光器、高速数据采集卡及计算机系统设计开发弹丸膛内运动姿态测量系统的体系结构和工作原理。研究了基于PSD的能直接在野外靶场试验使用的弹丸膛内运动姿态测量系统技术方案,研制了测量系统样机,并进行了系统的射击试验验证,给出了某火炮的靶场试验处理结果。试验结果表明,该系统具有测量精度高、测量处理速度快、自动化程度高、安装调试简单等优点。     

轨道炮脉冲电源续流硅堆设计及实验现象分析

为了满足电磁轨道发射的要求,使总输出电流能叠加为设计的电流波形,进行了脉冲电源设计和脉冲放电波形调节技术的研究,设计了高压大功率续流硅堆装置.针对实验过程中出现的问题,从理论和实验的角度,分析了脉冲功率源系统产生问题的原因,提出改进方案,使发射试验得以顺利进行.     

自行高炮车炮系统射击密集度预测研究

本文提出了应用随机仿真技术,从车、炮、弹、药系统出发,根据高炮的内弹道、自动机、全炮振动、起始扰动和外弹道等理论,使用计算机仿真发射全过程,进而预测立靶散布的基本原理.根据这一基本原理研制出了某自行高炮车炮系统的射击密集度预测软件,最后给出计算机仿真结果并与靶场实弹射击数据对比.良好的一致性表明:这种研究方法原理正确、有实用价值.对于其它枪炮射击密集度研究,该方法具有参考意义.     

一种真空触发开关脉冲电源系统研究

脉冲电源系统性能基本取决于放电开关的特性,真空触发开关因其具有工作电压范围宽、承载电荷量高、介质恢复迅速、结构紧凑等优点,可用于脉冲电源的主开关。采用RVU-43型真空触发开关研制了一套总储能2 MJ、额定工作电压13 kV的脉冲电源。电源系统由17个118 kJ电容储能模块并联组成,单个模块短路放电最大电流达52 kA,系统包含了充电、控制、测量子系统。电源在模拟负载上进行了单模块、系统同步与时序控制放电性能测试,并在电热化学发射装置上进行了发射试验。结果表明,系统输出的电流幅值较高且波形灵活可调,可靠性高,可满足电热化学发射试验的研究。     

PPS小型化ETC武器化

电热化学炮的炮口速度超出了传统的火药火炮的极民需电能又仪为电磁炮的十分之一,因而发展很快,美国海陆空三军分别制订并实施其电热化学炮研制计划,本文介绍了目前的现状,分析了存在的主要问题,其中包括高能火经在高装填密度下的燃烧控制和多脉冲多模块脉冲电源控制,最后提出了ＥＴＣ炮结合制导炮弹的应用前景。     

Research on 2D Model of Capillary Discharge Plasma

The physical process of capillary discharge in a PE tube utilized in electro-thermal-chemical(ETC)guns was investigated.ETC guns can enhance the ignition and combustion of propellant in order to reduce the ignition delay and increase muzzle velocity of the projectile.A key component in ETC gun is the capillary plasma source.In this paper,a 2D steady state model of discharge was built by using magnetic hydrodynamics method.It took the plasma energy balance,material ablation,mass and momentum conservations in...     

外能源转管机枪间歇制高功率密度永磁电机设计

外能源转管武器的驱动电机是一种具有短时高过载的特种电机,提高其功率密度有利于武器系统的最小化和一体化设计。通过分析不同射频下转管自动机与供输弹阻力矩测试数据,结合自动机短时间歇制工作特点,确定了电机初始设计参数;利用电磁仿真软件Maxwell建立了12槽10极电机模型,通过多参数匹配的方式对磁路结构、定子槽参数、永磁体结构进行优化设计,降低了转矩波动;分析电机工作点的铁心磁密与定子铁心的饱和磁密,提高电机过载能力和功率密度。研究结果表明：数值模拟结果与试验数据吻合较好,验证了仿真模型的可靠性;设计电机转速为5 000 r/min最大输出功率为16.3 kW,峰值功率密度可达5.8 kW/kg,在1 000~3 000发/min的射频下,自动机的启动速度可以达到200 ms左右,在稳定射频下的转速波动小于10%。     

某型车载炮作战效能评估

根据某型车载炮的性能特点,充分考虑在传统评估中被忽视的指挥控制效能的影响,将该车载炮的作战效能分解为火力效能、运行效能、防护效能和指挥控制效能4部分。采用幂指数法建立其作战效能评估模型,以该车载炮为标准火炮,并选取3种典型火炮作为参评火炮,通过参评火炮与标准火炮的对比,得出4种火炮的作战效能评估结果,根据评估结果对该车载炮的优、劣势进行分析,为其作战使用提供科学指导。     

美国海军对应用于战场准备自主水下航行体(BPAUV)上锂离子电池的安全性试验

锂离子电池具有一些重要特性而常常被用做自主水下航行体(AUV)上的动力源。由于锂离子电池具有较高的比能量密度,从而能够显著地节省体积和重量,这就能够增加航行体的负载能力并增加其机动性。然而,正如所有密度能量存储系统一样,必须在设计的各个层面上考虑电池的安全性问题。美国海军对其使用的所有锂电池都要根据NAVSEA指南9310.1b和技术手册S9310-AQ-SAF-010进行安全性评估。描述了对战场准备自主水下航行体(BPAUV)上锂离子电池进行的安全性测试试验;也给出了由海军水面战中心(NSWC)Carderock实验室所做的BPAUV子系统及电池的试验结果。     

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。