电磁轨道炮关键技术与发展趋势分析

电磁轨道炮是利用电磁力将弹丸加速到超高速的新概念武器系统,可遂行直瞄打击、超高空或超远程投送弹药等多种作战任务。介绍了轨道炮的基本原理,从电能利用角度对轨道炮研究中电源与电力控制、轨道与电枢结构设计、超高速滑动电接触理论与技术以及轨道炮系统集成等关键技术进行了分析。依据电磁轨道炮发展规律及现有技术水平,分析其新的发展趋势为大炮口动能轨道炮设计、基于轨道发射的弹丸设计以及轨道长寿命研究,对新概念武器发展有一定参考意义。     

电磁轨道炮及其关键技术的现状与发展

以美国为首的军事大国,早在20世纪80年代就将电磁轨道炮作为战略武器正式开始研发,随着国际形势的发展,其开发速度时急时缓.20世纪90年代,美国海军积极开发电磁轨道炮,进人21世纪后,美国海军探讨了电磁轨道炮作为舰载炮的适用性,研究开发再度大规模展开.     

空间信息支持电磁轨道炮应用研究

简要介绍了空间信息概况和电磁轨道炮的基本原理,在此基础上,设计了空间信息支持电磁轨道炮应用系统的框架,并提出电磁轨道炮对空间信息的需求以及运用信息的流程.     

基于灰熵分析法的电枢出口速度影响因素分析

为了研究电磁轨道炮结构设计参数与电枢出口速度之间的相关性,建立了电磁轨道炮电枢出口速度影响因素的指标体系,采用灰熵关联法,分析了电容、电感、电阻、电枢质量、轨道有效长度、放电电压对某口径电磁轨道炮电枢出口速度散布特性影响的显著程度.结果表明,放电电压、电容是影响电磁轨道炮精度的主要因素,电枢质量时电磁轨道炮精度影响最小...     

圆膛电磁轨道炮凹轨截面优化及电磁性能分析

圆膛电磁轨道炮能够有效减小弹丸消极质量,并能通过弹丸旋转的方式提高射击精度,但是目前针对圆膛电磁轨道炮结构优化和电磁性能分析研究较少。为进一步提高圆膛电磁轨道炮发射性能,提出一种Z型凹轨截面结构,并通过数值计算的方法对具备该型内轨结构的常规和双轨增强型电磁轨道炮电磁性能进行了计算,并与常规圆膛电磁炮进行了对比。研究结果表明：新型凹轨结构能够在保持电流线密度的同时进一步提高电磁推力,进而提升电磁发射效率;新型凹轨结构能够进一步提升电磁压力最大值并避免电磁压力反向的出现,提升枢轨接触稳定性。     

一种电磁轨道炮系统的仿真模型

针对传统方法建模工作量大等问题,提出一种电磁轨道炮系统的模块化分解方法。对轨道炮系统的工作原理、结构特点和工作方式进行研究,将组成系统的物理部件划分为电源、轨道、电枢和弹丸4个主要的实体模块,通过替换系统模块或者改变模型内的参数,灵活方便地研究使用不同类型电源、电枢的电磁轨道炮,并建立了轨道炮系统比较实用的仿真模型。仿真结果表明:适当增大电源电压、合理设计轨道结构及使用轨道修复技术可以提高轨道炮的性能,为今后电磁轨道炮系统的建模与仿真研究提供了思路。     

电磁轨道炮轨道表面功能化和防护

电磁轨道炮是利用洛仑兹力将电枢在极短时间内超高速发射的武器,电磁轨道炮发射过程中,一方面要保证电枢和轨道间良好的电接触,满足发射需求;另一方面要避免多种形式的失效,以保证发射的稳定性和轨道寿命。本文概括了电磁轨道炮3种主要的失效形式、机理,介绍了4种轨道防护方案,讨论了在轨道炮口处制备电阻涂层抑制炮口电弧的可行性,对电磁轨道炮轨道表面功能化和防护进行了展望。     

基于改进遗传算法的电磁轨道炮电源时序优化

针对电磁轨道炮电流波形平稳性的特殊要求,提出了一种基于改进遗传算法的电源时序优化方法。根据脉冲电源时序放电的特点,将电磁轨道炮的工作过程分成相互关联的多个阶段,采用多阶段优化策略。各阶段运用引入了精英保留、自适应变异和交叉3种策略共同作用的改进遗传算法产生新种群,克服早熟及收敛速度慢的缺陷; 优化过程中逐步动态更新缩小设计变量的搜索空间,以进一步提高搜索能力。以使用金属电枢的电磁轨道炮多个脉冲电源时序设计为例进行分析比较,结果表明,该方法不但增强了搜索能力,改善了求解的质量,而且电流波形非常平稳,提高了优化结果的实用性,是确定电磁轨道炮脉冲电源时序的一种有效方法。     

电磁轨道炮军事应用综述

从电炮实用电源、电枢与烧蚀、复杂轨道设计、与线圈炮对比、磁场增强措施、应用要求和军事使用效果等角度分析了当前电磁轨道炮的技术特征。结论为：活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机（MFCG）适合作轨道炮电源,该电磁轨道炮在采用固态电枢、无烧蚀高效率、高射速、超高速发射小质量射弹方面有无可比拟的优势。通过对比分析了高空小质量弹丸与地面大质量射弹的弹道学特征,提出了轨道炮可能优先应用于高空飞机平台上用于自卫、防空、近程反导的电磁发射动能武器,它具有响应快、作战半径大、高精度、抗电磁干扰等优势,对未来作战效果和作战模式有广泛影响。     

电磁轨道炮让战争进入“秒杀新时代”

从电磁轨道炮的发展历程和结构原理入手,强调了其在未来作战实施精确打击中的重要意义。在此基础上,梳理了世界各主要国家特别是美国在电磁轨道炮研究领域的重要进展。分析了电磁轨道炮的独特优势,并提出了电磁轨道炮在未来作战中的多种应用构想。     

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.     

国外电磁炮发展概述

概述了国外电磁炮的分类、特点及其潜在的应用,并介绍了其发展的历程,特别是美国海军近期开展的高能电磁轨道炮项目的进展。对电磁炮相关的脉冲功率电源、导轨和电枢的设计、电能转换与大电流开关网络等关键技术及其发展现状进行了综述,指出目前电磁轨道炮实用化和武器化面临的技术困难,并展望了电磁炮技术今后的发展前景。     

美国动能反导拦截技术新进展

动能武器作为一种高精度制导武器,在反导作战中具有重要作用。介绍了美国在动能拦截弹和电磁轨道炮等动能武器方面的研究成果和最新进展,可以看出美国近几年已实现协同作战、一体化作战能力,正在探索新型杀伤器概念、出台机载武器层(AWL)计划,论证电磁轨道炮反导方案。     

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。     

美军电磁轨道炮发展综述

<正>电磁轨道炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器,与传统的火炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁轨道炮利用电磁系统中电磁场的作用力,其作用的时间长,可大大提高弹丸的速度和射程,因而引起世界各军事强国的关注。电磁轨道炮是被美军称为可"改变游戏规则"的新概念武器,也是美军21世纪重点发展的新概念武器,美国海军舰载电磁轨道炮计划在2020—2025年形成初始作战能力。     

一种新型电磁轨道炮的设想

在考察国内外电磁轨道炮研究进展的基础上，分析了固体电枢的电热特性和固体电枢转捩为等离子体机理，结合现有国内研究情况，提出了一种能够利用固体电枢优势，而又能同时避免固体电枢烧蚀缺陷的多级电磁轨道炮的设计方案。     

电磁轨道炮身管结构的研究概况

电磁轨道炮身管工况特殊、结构复杂,开发轻质、高效的身管是电磁轨道炮走向实战应用的关键。从结构力学方面介绍电磁轨道炮管对材料和结构的要求,综述典型的轨道炮身管结构设计概况,归纳实战型轨道炮管结构设计的关键点。     

它世界

正美海军电磁轨道炮创造新世界纪录2010年12月10日,在美国海军水面作战中心达尔格伦分部进行的电磁轨道炮发射试验创造了一项新的世界记录——32兆焦耳的发射动能。2008年,海军研究局在达尔格伦进行了电磁轨道炮10兆焦耳发射动能的试验。32兆焦耳意味着炮弹能以5马赫的速度飞行,最大射程超过203千米。另     

电磁轨道炮熔化限制条件下速度极限分析

电磁轨道炮可以超高速发射宏观弹丸,目前制约轨道炮的关键技术之一是电流不均匀特性及其引起的最大电流密度欧姆加热至材料局部熔化。在分析了制约电流不均匀分布的趋肤效应和短路径聚集特性的基础上,设计了电流比较均匀的电枢和轨道结构,参考SAM值和仿真结果,获得了在局部熔化限制条件下最大承载电流的近似取值。根据该位形最大承载电流近似取值,参考电磁轨道炮物理学原理,分析了优化位形发射不同载荷情况下弹丸的理论速度分布及加速距离分布。上述结果对分析电磁轨道炮极限性能以及军事应用前景有重要参考意义。     

电磁轨道炮电枢技术研究进展

电枢作为电流和电磁力的载体,在电磁轨道炮中起着将电能转换为弹丸动能的关键作用。通过对国内外电磁轨道炮电枢资料的搜集分析,论述了不同类型、形状的电枢和轨道炮一体化弹丸的研究进展。结合电枢技术特点及其发展趋势,提出了以电磁轨道炮实用化为应用背景的一体化弹丸对电枢的要求及其研究方向。