单级电磁感应线圈发射器温升研究

同步感应式线圈型电磁发射器主要采用脉冲电流对线圈直接供电,其实际工作过程中电枢和线圈会产生温升,这是当前制约线圈发射器向小型化、高速发展的一个主要因素。本文通过建立电磁线圈的温升模型,对于单次触发的情况,分别利用Comsol和自编程序Coilgun进行计算,并搭建相应的试验平台进行验证。采用直接耦合方式的Comsol计算结果最为准确,也能考虑材料参数随温度的变化。仿真得到电枢的温升大约为4.2 ℃,线圈最大温升为7.7 ℃。由于热电偶温度传感器的测量延迟性与采样频率的限制,电枢温度试验曲线未能测量到仿真曲线中出现的温度最大值点,可记录到整个试验过程中温度变化曲线,其变化形势以及最终稳定的温度与仿真的基本一致,误差最大为6.1%,说明了仿真的准确性。为后续进行多级线圈连续发射奠定基础。     

螺栓紧固型轨道发射器预紧力

轨道发射器通电轨道要承受很大的电磁扩张力,为了控制发射器口径形变,避免烧蚀,通常要在发射装置的封装层上施加预紧力。针对具体发射装置,运用三维耦合场对不同螺栓预紧力下的口径形变进行了计算,并进行了相关试验。试验结果表明,须将口径形变百分比控制在0.61%以内,方可实现无烧蚀发射。     

螺栓紧固型轨道发射器预紧力

轨道发射器通电轨道要承受很大的电磁扩张力,为了控制发射器口径形变,避免烧蚀,通常要在发射装置的封装层上施加预紧力。针对具体发射装置,运用三维耦合场对不同螺栓预紧力下的口径形变进行了计算,并进行了相关试验。试验结果表明,须将口径形变百分比控制在0.61%以内,方可实现无烧蚀发射。     

电磁轨道发射器的模型化研究方法

为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明：电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。     

电磁发射器轨道磁锯效应的数值模拟

电磁轨道发射器轨道表面裂纹引起的磁锯现象严重制约着发射器的使用寿命。为了更好地分析这种现象,建立了二维情况下的磁扩散方程和热传导方程。结合有限元软件COMSOL Multiphysics中的固体力学模块,对轨道表面裂纹处的电磁、热和力学行为进行了仿真分析。求解过程考虑了材料参数随温度的变化。结果表明,电流在裂纹处绕行,引起尖端局部电流密度过大是导致磁锯效应的重要原因。加载电流峰值为0.8 MA时,裂纹尖端处最大电流密度可达1010 A/m2量级。此外,对裂纹形状的分析表明,裂纹尖端张角越小,电流的聚集现象越严重,产生的温升也越大。     

电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触

从滑动电接触电阻大小的角度,详细分析了在时序放电条件下,两颗重约为5 g的电枢,以速度为1 000 m/s,166 Hz连续发射试验。通过近似计算电流所流经轨道电阻及电枢体电阻所产生的温升,对滑动电接触电阻的影响。结果表明:连续发射运行模式下,受轨道表面温度上升的影响,第二发电枢的滑动接触电阻略高于第一发电枢的滑动接触电阻,表面滑动电接触性能受到温升的影响,在两连发的发射情况下,其影响虽不是很大,但多发高频连续发射就必须考虑热管理问题。      

电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触

从滑动电接触电阻大小的角度,详细分析了在时序放电条件下,两颗重约为5 g的电枢,以速度为1 000 m/s,166 Hz连续发射试验。通过近似计算电流所流经轨道电阻及电枢体电阻所产生的温升,对滑动电接触电阻的影响。结果表明:连续发射运行模式下,受轨道表面温度上升的影响,第二发电枢的滑动接触电阻略高于第一发电枢的滑动接触电阻,表面滑动电接触性能受到温升的影响,在两连发的发射情况下,其影响虽不是很大,但多发高频连续发射就必须考虑热管理问题。      

电磁发射器轨道磁锯效应的数值模拟

电磁轨道发射器轨道表面裂纹引起的磁锯现象严重制约着发射器的使用寿命。为了更好地分析这种现象,建立了二维情况下的磁扩散方程和热传导方程。结合有限元软件COMSOL Multiphysics中的固体力学模块,对轨道表面裂纹处的电磁、热和力学行为进行了仿真分析。求解过程考虑了材料参数随温度的变化。结果表明,电流在裂纹处绕行,引起尖端局部电流密度过大是导致磁锯效应的重要原因。加载电流峰值为0.8 MA时,裂纹尖端处最大电流密度可达1010 A/m2量级。此外,对裂纹形状的分析表明,裂纹尖端张角越小,电流的聚集现象越严重,产生的温升也越大。     

计算地球轨道的偏心率

一、引言 关于用天文数据资料计算地球轨道偏心率的问题在1983年由Baierlein所著的动力学一书中有过近似计算.本文是根据地球绕太阳运行的近日点,直截了当地为计算偏心率推导出一个严格的超越函数方程,并由此方程进一步得出一个近似的三次方程,最后由三次方程的物理解给出一个相当好的地球轨道偏心率的近似值.二、计算 图1表示了地球绕太阳运行的椭圆轨道以及冬至(12月22日)、春分(3月21日)、夏至(6月22日)和秋分 (9月23日)的点 W、V、S和 A.从秋到春经过冬(179天)的间隔小于从春到秋经过夏(186天)的间隔.这意味着(通过开普勒第二定律)地…     

用近似轨道方程计算地球轨道的偏心率

对地球的椭圆轨道方程进行近似处理,然后应用开普勒面积定律和季节长度计算其轨道偏心率.     

四季长短和地球轨道偏心率

利用现代四季长度的数据计算了地球轨道偏心率的大小和方向.以偏心圆模型为基础,假设地球沿轨道匀速运动,计算出的偏心率大小为0.0334,远地点的经度为103.22°.改变假设,从开普勒面积定律出发,得到的偏心率大小为0.01668,和真值0.01671非常接近,方向仍为103.22°.对比两个模型可以清楚地看到开普勒定律的作用,并清晰地说明偏心率的概念.     

地球卫星轨道的椭圆函数解

分析了引力势作用下地球卫星的轨道．结果表明,在考虑地球扁平率后,地球卫星的轨道可用椭圆余弦函数表示,其平衡位置近似在一椭圆上．     

电磁轨道发射器的模型化研究方法北大核心CSCD

为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明:电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。     

地球静止轨道卫星的数值模拟

在理论力学框架下,考虑科里奥利力和惯性离心力,对地球静止轨道卫星的漂移、调整和同步的过程进行了详细的数值模拟,并借此领略发射地球静止轨道卫星的精湛技术.     

电磁感应摆与电磁感应陀螺

根据电磁感应定律和简单的电子线路设计的电磁感应摆与电磁感应陀螺,是一个有趣的演示实验。本文介绍了这两种装置的结构和工作原理。     

电磁感应演示仪

电磁感应演示仪采用单片机控制整机，直观形象显示楞次定律、法拉弟电磁感应定律的内容．     

国外地球同步轨道目标天基光学监视策略

空间目标观测策略是决定天基光学监视系统性能的关键因素之一,本文对国外已服役和在研的GEO目标天基光学监视系统及其观测策略进行了讨论。首先,概述了GEO目标天基光学监视技术的发展历程;然后,简要分析了GEO目标的轨道特性,并在此基础上讨论了主流的GEO目标监视策略;最后,针对近年来呈现出的监视系统小型化和自主运行的发展趋势,对SBO载荷与3U CubeSat星座的目标监视性能进行了仿真评估。实验结果表明:SBO载荷和CubeSat卫星均可探测1 m直径的GEO目标,单颗SBO载荷探测GEO目标比例大于51%,观测弧长和重访周期分别约1.2°和1.5天,CubeSat星座则可探测超过90%的GEO目标,平均观测弧长和重访周期分别大于67.1°和小于0.4天。由此可见微小卫星通过组网能实现对GEO目标的独立自主监视。     

地球同步轨道碎片观测图像分级检测方法

为了快速检测出地球同步轨道带光学观测图像中的空间碎片,提出了一种基于信噪比的分级检测方法.首先分析实测数据,得出观测图像中不同信噪比碎片运动相似的特性.对于高信噪比碎片,采取帧差法快速检测,并利用多帧图像计算速度信息;对于低信噪比碎片,根据高信噪比碎片检测结果得到的速度信息,采用改进的动态规划检测方法.实际图像检测结果表明:当递归方程的搜索窗口为5pixel×5pixel时,分级检测方法检测性能最好;当累积帧数大于5帧时,检测时间比传统动态规划方法减少了87%以上.分级检测方法具有检测率高、虚警率低、计算量小的优势,适合地球同步轨道带光学观测图像中空间碎片的检测.     

电磁感应演示仪

“电磁感应”的教学是初中物理教学的一个难点,学生初次接触这方面的知识,感觉很抽象;他们仅仅凭借自己的思维方式很难理解电磁感应．笔者根据多年的实际教学摸索,反复地尝试,研制出一个集课堂教学引入和习题研究功能于一体的新型电磁感应演示仪器．经专家和教师的实际应用反映,其可操作性和实验效果都远远优于现有的其他同类实验仪器．该演示仪已有教仪厂意向合作生产．