电磁轨道炮轨道形状对电流分布的影响

电磁轨道炮作为一种新概念动能武器系统,与传统火炮相比具有发射动能高、攻击距离远等优点.电磁轨道炮利用脉冲电流产生的强磁场与电流产生的洛伦磁力来产生推动力,而轨道表面的电流分布会对电磁轨道炮的寿命、性能等产生重要的影响.通过二维边界元方法,采用自编程序对比模拟了几种不同形状轨道的表面线电流分布,计算结果表明:通过倒角、采用椭圆弧面以及几何参数的适当选取等方法可以抑制电流密度聚集效应,增大轨道内侧表面电流密度幅值,优化轨道表面线电流分布,为轨道炮的实验设计提供了合理的参考方案.     

基于炮尾电压的串联增强型电磁轨道炮滑动电接触特性分析

为研究局部增强型电磁轨道炮的滑动电接触特性,提出一种基于炮尾电压的计算分析方法。通过构建接触电阻、炮尾电压、炮尾感应电压以及轨道电流间的数学模型,定量表征电枢与轨道间的滑动接触电阻。根据接触电阻的波形特征,将电枢与轨道间的接触状态分为启动阶段、接触电阻稳步下降阶段、电阻增长阶段和单轨阶段4个阶段。计算了系统的发射效率与接触电阻焦耳热能耗率。结果表明：在电枢启动阶段枢轨间的接触主要为固体-固体接触,接触电阻偏大;逐渐形成的铝熔膜会使实际接触面积增大,改善接触状态;接触电阻与电枢所受到的磁压力呈负相关;接触电阻是影响发射效率的重要因素之一。由此可见对局部增强型电磁轨道炮滑动电接触特性的分析工作为轨道炮的机理研究与设计起到了积极作用。     

多匝串联并列轨道炮U形电枢接触界面熔蚀规律分析

针对一种多匝串联并列轨道炮U形电枢与轨道接触界面的熔蚀问题,通过电磁-结构-热多物理场耦合分析,对不同电流峰值、不同过盈量的膛内电枢速度、界面接触压力、界面温度等进行了数值仿真,并开展了相关验证试验,得到了接触界面熔蚀规律。仿真和试验结果表明：发射过程中电枢与轨道间的接触压力随电流波动而变化;接触压力越大,摩擦热功率越大,而接触电阻的焦耳热功率越小;合理设计电枢过盈量参数,可进一步改善滑动接触界面的环境温度;由于滑动过程中不可避免的磨损,电枢接触面熔蚀区域从初始接触区域逐渐向尾部转移,试验结果验证了仿真方法的有效性。     

石墨烯涂层对电磁轨道炮滑动电接触性能的影响

石墨烯具有优良的力学、电学、热学性能,对提高电磁轨道炮滑动电接触性能具有较大的应用潜力。通过理论分析和仿真研究,对石墨烯涂层应用在枢轨界面进行了分析;通过设计对比试验,在相同的条件下,对普通U形电枢和石墨烯涂层U形电枢进行了发射试验。结果表明:石墨烯涂层有利于改善枢轨界面间的电接触状态,具有良好的通流能力;石墨烯涂层对提高电枢速度、减少界面间热量的产生表现出了积极的作用,且具有抗电弧烧蚀和润滑的作用。该研究结果为改进电磁轨道炮滑动电接触特性提供了参考和指导。     

串联增强型电磁轨道炮螺栓预紧封装性能分析

为了研究螺栓连接预紧方式的串联增强型轨道炮的身管封装性能,从电磁场的角度出发,计算了电磁轨道炮发射时导轨中的电磁力,进而得到了身管应力、应变和位移量。建立三维串联增强型电磁轨道炮离散预紧身管模型,计算了在一种斜坡电流激励条件下导轨的应力、应变和位移量的变化规律,以及身管封装部件应力、应变及位移的变化规律。从计算结果看出,在螺栓预紧条件下,导轨及身管处于一定初始位移及应力、应变下,随着电流的逐渐增大和作用时间增大,各参量也逐渐增大,且呈现明显的波动状,导轨的位移在螺栓位置有明显的下降趋势。身管部件的最大位移量远小于导轨的位移量,保证了与导轨的接触,也在一定程度上控制了导轨的最大位移量,对身管的封装性能有积极的作用。     

串联增强型电磁轨道炮技术特点与发展现状

串联增强型电磁轨道炮具有出口速度快、能量利用率高、电源要求低和轨道寿命长等优点,是电磁轨道炮重要的发展方向之一。介绍了电磁轨道炮基本原理与限制其发展应用的技术瓶颈;阐述了2种主要的串联增强型电磁轨道炮基本原理,从电感梯度、出口速度与能量利用效率、电源要求、轨道寿命4个方面分析了技术特点;总结了国内外研究机构的研究现状与研究进展;论述了串联增强型电磁轨道炮发展的限制因素及未来的发展方向。     

接触电阻对电磁轨道炮电磁场影响分析

为考察接触电阻对电磁发射性能的影响,对矩形截面的铜导轨和C形铝电枢组成的发射装置进行三维有限元模拟。根据电枢与导轨间接触压力计算枢轨表面接触电阻,分别对考虑接触电阻下和理想接触下的电磁轨道发射装置进行电磁场计算,分析接触电阻对于电磁发射装置的影响。计算结果表明:接触电阻急剧增加又急剧减小到最小值后,随着电流的减小又逐渐增加;接触电阻对于发射方向洛伦兹力没有影响,接触电阻改变了枢轨接触表面的电流密度的最大值和分布,但对于电枢喉部电流密度的最大值和分布没有影响。     

静止条件下轨道炮电流分布特征仿真

目前电磁轨道炮研究的主要问题之一是发生在轨道和电枢之间的放电烧蚀。造成烧蚀的主要原因是轨道和电枢中电流分布的不均匀性。针对静止条件下5种典型的轨道-电枢结构,采用Ansoft12有限元分析软件,对比仿真分析了电流密度分布,结果表明:跑道截面轨道-马鞍体结构电枢的轨道炮具有最均匀的电流密度分布现像;矩形截面轨道-长方体结构电枢的轨道炮具有最大的不均匀电流分布特征。上述结论对抑制放电烧蚀、改善刨削和延长轨道使用寿命等方面有重要参考意义。     

电磁轨道炮滑动电接触导电涂层应用研究

作为一种超高速新概念动能武器,电磁轨道炮的关键技术之一是电枢/轨道间的滑动电接触控制,由于发射初期滑动电接触属于固态/固态干摩擦状态,因而对系统发射效率和轨道寿命有着严重影响。分析了电磁轨道炮滑动电接触常用涂层材料的研究进展。从理论基础、制备工艺、电热特性、机械特性、化学特性等方面,对基于低熔点合金涂层的流体动压润滑技术应用于电磁轨道炮进行了初步探讨。对低熔点合金涂层用于电磁轨道炮发射初期改善滑动电接触特性进行了展望,并提出了几点建议。     

固体电枢轨道炮非理想电接触的热效应分析

为了避免接触转捩的发生,实现电磁发射技术的提高,更好地理解非理想电接触的物理本质以及模拟其热效应.根据点接触理论,建立了静态二维非理想电接触的计算模型,采用有限差分法模拟了接触电阻的热效应.计算结果表明,非理想电接触的表面温升高于理想接触,接触电阻层厚度和电导参数随温度变化的特性是影响其热效应的重要因素.研究结果为更准确地计算电接触表面的热扩散,进而更好地预测接触面处的材料状态提供了理论依据.     

工业电雷管串联丢炮影响因素探讨

本文中分析了影响工业电雷管串联丢炮的因素,并对试验结果进行了分析和讨论。     

内膛精度对轨道炮电枢发射过程影响分析

电磁轨道炮炮膛装配精度直接影响到发射过程中枢轨滑动电接触状态,为分析炮膛装配精度对电枢动态发射的影响,基于炮膛间距实测数值,提取炮膛间距典型变化形态,并建立典型形态下电枢内弹道发射动力学模型,理论分析了炮膛尺寸变化在发射过程中对电枢受力、振动等的影响,并通过真实工况下的动态发射试验和枢轨静态滑动接触试验对理论分析结论进行验证。研究结果表明,膛间距的随机变化可导致发射过程中电枢和轨道处于非对称接触状态,在膛间距变小时,枢轨接触区域会经历由小变大的过程,这一过程有利于增大枢轨接触区域,当膛间距增大时,枢轨接触区域逐渐减小,造成局部面积通过电流过大,当内膛装配精度误差超过0.2 mm以上时,由此引起的内膛间距波动可导致发射过程中电枢受力不均,同时对电枢产生横向附加振动,这是导致电枢膛内高速运动而解体的主要原因之一。通过分析炮膛装配精度对电枢发射过程的影响,研究结果可以有效指导枢轨匹配性设计,对促进电磁炮未来工程化应用意义显著。     

串联丢炮的原因分析

阐述了有关串联丢炮问题对工业生产和施工的危害,从人、料、法3个方面详细地分析了在串联试验或串联使用时造成串联丢炮的原因,联系生产实际并结合实例进行了论述,提出采用严把生产企业质量关,提高操作员工业务素质,采用正确操作方法等途径来解决串联丢炮问题.     

晶界硫化物对电渣重熔炮钢热塑性的影响

由于晶界硫化物对电渣重熔炮钢室温机械性能的有害影响,所以人们自然怀疑铸锭在热加工过程中时常开裂是否也是由于晶界硫化物的影响,这就是澳国防部国防科技委员会材料研究所开展此项研究的原因。该所的研究证明,大量的晶界硫化物沉淀对低硫低合金电渣重熔炮钢的热塑性没有什么影响。但是,在氧化性条件下长时间加热后,钢在1100℃以下的热塑性显著降低。还不清楚此时热塑性降低的机理和氧化程度与晶界硫化物的关系,需要今后继续研究。     

电磁轨道炮电枢装填推力影响因素分析

电磁轨道炮发射时装填固体电枢所需的推力不仅与电枢-轨道之间的初始接触压力相关,而且与装填电枢的方式等因素相关。通过选取装填过程所涉及的推杆和电枢为研究对象,利用NX NASTRAN解算器建立了电枢入膛有限元模型,对几种常见的推杆偏移现象进行了量化对比分析,结果表明推杆的上下偏移是造成装填推力变大的重要因素。在实际建模中,轨道选用与现实更贴合的凸面对称结构、电枢-轨道接触压力按照每安培一克进行初设。这些工作将有助于提高电磁轨道炮自动装填装置的设计水平。     

减轻轨道炮炮膛烧蚀的研究

解决等离子体电枢轨道炮电极烧蚀的问题是使其走向实际应用的关键之一．文中提出了外加控制磁场减少轨道炮炮膛烧蚀的方法,并进行了相应的机理分析和试验研究．     

四轨电磁发射器轨道构型对电流分布的影响

四轨电磁发射器的电流分布特性与其发射性能密切相关,较大的电流密度会导致枢轨的热烧蚀、磨损和转捩,严重制约发射器的使用寿命.为更好解决四轨电磁发射器电枢和轨道的热烧蚀问题,建立了3种不同构型的轨道和电枢,用有限元法对轨道和电枢的电流密度分布及电磁力进行比较分析,探讨枢轨凹凸值对电流分布和电磁力的影响.结果表明:凹椭圆型轨道提供较大电磁推力且枢轨接触面的电流密度分布最均匀,局部热损伤不明显;平面轨道提供的电磁推力较小,电流密度较大;凸椭圆型轨道电磁推力一般且枢轨接触面处电流分布不均;轨道电流密度大小与凹凸值负相关;而凹凸值对电磁推力的影响随枢轨构型不同而不同.     

采用模式搜索法对轨道炮重要参数的优化设计

在充分考虑了电枢运动中所受到的主要阻力,包括等离子体的粘滞阻力、惰性阻力及空气阻力的基础上,构建了包含电枢速度、轨道间距和电枢位移量等在内的优化模型,以及轨道间距、轨道的高和轨道的厚度有关的电感梯度的模型,并采用模式搜索法进行优化计算.优化结果表明:当轨道间距和电枢位移量一定时,弹丸发射速度将会达到最大.而调整发射轨道的高度、厚度可以达到调整弹丸的发射速度的目的.研究结果可为电磁炮相关参数的设计和制造提供了理论上的依据和技术上的支持.     

重熔条件对铸态电渣重熔炮钢性能的影响

虽然国外已探索过电渣重熔铸造炮管的可行性,但是一般说来目前尚缺乏铸造和热处理状态电渣重熔炮钢的性能,特别是断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展方面的资料,也缺乏可供性能评定的详细重熔工艺资料。澳大利亚国防部国防科学技术委员会材料研究实验室评定了铸造和热处理状态电渣重熔炮钢的性能和重熔条件对这些性能的影响。