汇流型真空磁绝缘传输线的典型结构

简要介绍用于Z箍缩的多模块汇流型电流装置的真空磁绝缘传输线的基本特性，同时针对国外代表性装置，重点介绍三种典型的真空磁绝缘传输线的结构、基本参数、特点、应用情况，归纳汇流型磁绝缘传输线结构的设计要素。     

共顶点同轴圆锥形及圆盘形传输线的电参数计算公式

一些大型Z箍缩电流装置的真空磁绝缘传输线（MITL），经常采用具有旋转对称中线、电流沿极板向中线汇聚（或发散）的共顶点同轴圆锥形或圆盘形传输线。找到其电容、电感及阻抗的近似计算方法，并推导相关计算公式，是设计和研制这些特殊几何构形的MITL的前提条件。     

电磁轨道发射装置隔离式分压器

研制了一套用于测量电磁发射装置轨道电压信号的隔离式分压器,实现了测量回路与被测回路之间的电隔离,简化了电磁发射装置测试系统的复杂性。并对影响隔离式分压器频率响应的元件参数进行了参数扫描,结果表明:研制的分压器在-3 dB区间的频率响应范围为14 Hz~18 MHz,满足电磁发射装置轨道电压信号的测试要求。使用P6015A高压探头进行比对标定,输出信号的前沿约1s,频率响应满足电磁轨道发射装置轨道电压信号的测量要求。同时用隔离式分压器及电阻分压器测量轨道电压信号,两者波形符合较好。     

共顶点同轴圆锥形及圆盘形传输线的电参数计算公式

 用安培环路定理、高斯定理推导了共顶点同轴圆锥形及圆盘形两种重要的理想传输线电参数的计算公式，给出了电场、电感、电容及阻抗的解析表达式或数值求解方法；用实例验证了推导的公式和介绍的方法；应用验证后的公式或方法对一个设计进行了估算，得到了合理的结果。     

电磁轨道发射中炮口电弧的抑制

采用一种导通时阻抗极低的外触发开关作为旁路器件, 在电枢即将出膛前开通此消弧器件, 使回路电流从器件流过, 从而达到抑制甚至消除炮口电弧的目的。对比试验表明, 在触发了消弧开关的试验中, 出膛时炮口电压显著降低, 轨道电流几乎全部流过消弧器件, 高速摄影亦显示电弧亮度明显降低, 消弧器件可有效抑制炮口电弧。通过比较触发信号与器件导通信号, 发现消弧器件的导通时刻较触发信号时刻有一定的延迟, 这在一定程度上影响了消弧器件抑制电弧的性能。     

传输线馈电条件下金属丝阵内爆过程的参数匹配

给出了描述金属丝阵内爆的动力学方程及传输线馈电下的回路方程，并针对特定的参数条件开展了数值计算。计算结果表明：丝阵内爆速度与峰值电流成正比；方程的解只与两个集成的耦合参数及传输线电压特性有关，而两个耦合参数的组合使能量耦合效率存在最大值，得到了传输线参数与丝阵优化尺寸间的关系。     

PTS装置分层真空轴向绝缘堆设计

对PTS装置分层真空轴向绝缘堆的设计和分析方法进行了研究。利用全电路模拟方法得到了绝缘堆各层的电压波形。利用静电场数值模拟方法,对每层堆中的绝缘环、电极环、均压环、场调整环以及两端接口部分的形状都进行了设计和优化。2维和3维静电场模拟结果表明,绝缘堆的设计能够满足静电场设计要求。采用2维PIC程序初步计算了绝缘堆金属均压环真空侧电子发射对电压分配不均压度的影响,计算结果表明,真空侧的电子发射会较大地影响绝缘堆电压分配的均匀度,进而对绝缘堆的全堆闪络概率造成较大的影响。     

电磁内爆套筒动力屈曲的实验和数值模拟

用实验及数值模拟方法研究了电磁内爆套筒的屈曲响应规律。用电容器组脉冲发生器装置作为驱动源,设计4种不同材料、不同尺寸的金属套筒,通过调节电容器组的充电电压得到不同的加载电流,研究材料及几何参数、加载脉冲特性对套筒屈曲的影响;采用瞬态非线性有限元方法对实验结果进行了数值模拟。研究表明,在同样加载电流作用下相同材料套筒形成的屈曲波数随半径/厚度比增大而增大,不同材料套筒的屈曲波数随屈服强度/塑性强化模量比值增大而增大,而相同材料的屈曲波数不随加载电流的大小而改变;模拟计算结果与实验结果基本吻合。     

等离子体发生器放电参数对推进剂燃烧特性的影响

揭示了电热化学炮所用的等离子体发生器初始放电参数对推进剂燃烧特性的影响规律。实验主要在密闭药室里进行 ,研究了等离子体发生器中毛细管初始几何尺寸以及输入电能发生变化时 ,推进剂的燃烧行为发生的变化规律。研究结果表明 ,推进剂的燃烧行为对等离子体发生器初始放电参数有较强的依赖性。     

电磁线圈炮计算程序的收敛性与实验验证

根据电磁线圈炮中推力线圈与电枢之间的感应耦合方程和电枢动态响应方程,考虑发射过程中推力线圈和电枢的欧姆加热,开发了电磁线圈炮的计算程序,给出了程序的算法和流程。分析了程序的收敛性,认为最大时间步长和电枢最大网格均依赖于驱动脉冲波形的上升时间。通过模拟结果与单级线圈炮实验测量结果的比较,验证了程序的有效性。模拟的线圈电流波形与实验波形吻合较好,模拟的出口速度比测量速度大约6.5%。程序收敛性和有效性的验证表明该程序可用于电磁线圈炮系统的初步设计。