强流脉冲下重复滑动电接触界面的电热特性

固体电枢电磁轨道发射中,膛内枢轨滑动电接触的电热特性关系到滑动界面的接触状态、电流传导品质和界面能量耗散,制约着系统效率和轨道寿命。设计开展了多组不同电流线密度的多发重复试验,通过采集电气试验数据进行迭代计算,得到了滑动接触电阻和界面焦耳热耗散功率的动态变化规律,分析了沉积物随重复发射的演变及电流线密度对电热特性的影响规律,并结合试验后轨道表面熔蚀沉积检测,讨论了滑动电接触界面的演变过程。结果表明:接触电阻稳定临界点和焦耳热耗散功率峰值点都出现在脉冲电流下降沿,接触电阻稳定值量级为10-2 mΩ,焦耳热功率峰值幅值可达10-1 MW;炮口速度随重复次数的增加而降低并趋于稳定,多次重复发射对滑动接触电阻和焦耳热功率较小的影响表明沉积物在发射中再次熔融并对电接触起积极作用;而即使输入能量一致,电流线密度的变化也显著影响了界面焦耳热的生成。     

线圈炮电枢电磁-热耦合仿真分析

 从麦克斯韦方程组和导热微分方程出发,导出了3维多级感应线圈炮电磁场、温度场分布的基本方程,并以电磁场和温度场有限元分析为基础,建立了3维有限元分析模型,忽略级间的相互影响,多级线圈炮中电枢温升可以等效为多个单级电枢的温升,运用通用有限元分析软件ANSYS的耦合计算流程,对单级感应线圈炮中电枢电磁场和温度场进行仿真。计算中考虑了材料物理参数随温度变化对温度场的影响。仿真结果表明：电枢内的温升主要分布在电枢的外表面和尾部;电枢的温度随着电容器组电压和电容增加而升高,这是因为总能量增大,电枢中涡流也增大,从而电枢的温度升高;电枢的触发位置和速度匹配关系,也会对电枢温升造成很大的影响;电枢的温度随着级数的增加逐渐升高,说明电枢在一定级数后达到了材料的熔点而被破坏。     

电磁发射枢轨界面初始接触状态研究

C型电枢通过尾翼弹性变形为电磁发射提供枢轨壁面初始接触力,初始接触状态对电磁轨道发射全过程的滑动界面状态起决定作用,影响系统效率和轨道寿命。通过建立接触模型进行模拟计算和设计多组对比试验,研究了C型电枢作用下初始接触状态。考虑材料的安全变形控制范围,在电枢头部尺寸的微小变动和尾翼的不同设计尺寸下,分析了接触压强、接触区域(面积)、接触力的变化规律。提出了控制接触状态的关键参量——压入比,接触区域随压入比的增大从电枢尾部向头部移动,最大接触面积约占总接触表面的50%。讨论了良好电接触要求下最佳接触状态及其工程实现方法。     

电磁发射复合型结构拦截弹的3维电磁场有限元建模与仿真

为了达到拦截弹的连续发射、提高拦截效果和加固驱动线圈的目的,提出了一种复合型结构的拦截弹.在建立数学模型时,基于麦克斯韦方程组,对非铁磁材料区域、铁磁材料区域、空间区域等求解区采用矢量磁位和标量磁位来描述3维电磁场,并采用Ansoft有限元分析软件中的MAXWELL3D模块对新型结构拦截弹的电磁场和涡流场分布情况进行了...     

大气/钢靶板交界处对平行入射聚能射流干扰的数值模拟

利用非线性动力学软件LS-DYNA,对聚能射流平行入射大气/钢靶板交界处的侵彻过程进行了数值模拟.通过分析数值模拟过程和结果,讨论了聚能射流头部速度和碰撞出口处横向速度的变化规律.结果表明:大气/钢靶板交界处不仅降低了聚能射流头部的轴向速度,而且使射流头部产生横向偏移,最大速度达到约1.8 km/s;后续射流横向偏移速...     

轴向脉冲电流对射流线性不稳定性的作用

为了提高电磁被动装甲对聚能射流的防护能力,利用叠加原理和磁流体线性不稳定理论,在轴向脉冲电流作用下建立了射流运动线性扰动控制方程,并对射流箍缩和扭曲不稳定性增长率随粘性、时间的变化规律进行了分析,得到了射流不稳定增长率和射流的变形规律,并利用数值方法得到了射流变形的计算公式。最后通过直径39.2mm破甲弹进行静破甲试验,通过后效板射流入射孔的大小验证了脉冲电流对射流的箍缩作用;利用具有初始弯曲、直径为1.75mm铜丝模拟了脉冲电流对射流的扭曲作用,通过铜丝的变形验证了脉冲电流对射流的扭曲作用。实验结果证实了理论分析的正确性。     

被动电磁装甲非线性力承载分析的力学、数学模型

电磁装甲技术是一项崭新的军用技术，目前，世界上许多军事强国的研究机构已经在积极地开展理论研究和缩比实验，并取得了很多的研究成果。在本文中，作者首次明确地提出了应用电磁力理论原理分析电磁装甲的问题。利用电磁学的理论建立了被动电磁装甲(PEMA)数学计算模型；以穿甲弹的穿甲杆为例，借助功能强大的有限元分析法，推导了采用能量法将分布力转化为集中力的求解过程。这一推导过程经过变形后同样适用于对金属射流作用原理的分析。     

轨道炮刨削形成机理分析及数值模拟

基于电磁轨道炮的发射特点,分析了轨道炮刨削形成机理,并利用有限元软件ABAQUS对刨削的形成过程进行了数值模拟。结果表明:非均匀温度分布导致的瞬态微凸体,确实可以引起刨削的发生;刨削的数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性;刨槽的损伤程度主要与电枢速度和枢轨间的有效损伤接触面积有关,而枢轨界面载荷对刨削的影响较小;高温材料更容易受到损伤,将缩短其使用寿命;选用硬度高的金属作为轨道材料,在一定程度上可以抑制刨削的发生,但是这将降低轨道的导电性能和轨道炮的发射效率。因此,根据自身实际的需求,确定材料硬度和导电性之间的平衡点,并通过轨道结构上的创新,克服现有金属加工技术的限制将是抑制轨道炮刨削的关键。     

新型驱动线圈温度场和流场耦合仿真研究

同步感应线圈炮是线圈型电磁发射器中的一种,是目前国内外电磁发射领域研究中的一个重要方向,也是我军新概念武器预先研究的重点.它具有发射过程可控性好、发射效率高、成本低以及后勤保障简单、安全性高等特点,具有广泛的应用前景.以驱动线圈为研究对象,采用热-流-固耦合的研究方法,将传统的温度场计算方法割裂的固体计算区域和流体计算...     

耦合运动多级感应线圈炮三维机电耦合模型

对于多级同步感应线圈炮来说,在以前的文献中比较成熟的模型是基于电流丝方法建立起来的机电模型,它的优点计算速度快,缺点无法考虑线圈炮的外围结构和材料特性对其产生的影响,针对这种情况,推导给出了总体采用矢量磁位 、电路中的驱动线圈中电流 作为求解对象的场路耦合瞬态电磁场模型,利用节点力法计算电枢所受的电磁力,根据电枢运动学模型,进一步推导出耦合运动的多级感应线圈炮的机电模型,并进行有限元离散求解。应用上述模型对5级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性。