摘要：电枢在发射过程中,瞬时变化的导轨电流会在金属身管外壳上感应出巨大的涡流,身管涡流会产生额外的损耗,同时外壳涡流的去磁效应会改变电枢、导轨等器部件的应力分布从而影响装置发射性能。该文建立了电磁轨道发射装置的数学模型,并针对整体式、上下分断式以及叠压式三种外壳结构有限元模型进行了电磁场-结构场联合仿真,获得了发射装置电磁参数和各部件应力分布。有限元电磁仿真结果表明,叠压式外壳结构外壳涡流最小、电感梯度最大、器部件应力最大,整体式外壳结构外壳涡流最大、电感梯度最小、器部件应力最小。全系统电气仿真和对比试验证明,在满足外壳支持强度和装置各部件应力条件下,选用高磁导率、低电导率的材料并设计抑制涡流的身管外壳结构,有利于提高发射装置电枢出口速度和系统效率,从而获得优良的发射性能。

摘要：电磁轨道发射装置绝缘体在瞬态发射条件下易出现热损伤而影响其支撑强度和绝缘性能。为分析电枢膛内运动以及炮口电弧回流两个阶段绝缘体的热损伤情况,该文建立了三维瞬态电-磁-热耦合模型以及考虑G10绝缘体细观结构的流-固-热耦合模型。结果显示:电枢膛内运动阶段,绝缘体最高温度始终出现在电枢起始位置附近,接近最高允许工作温度;炮口电弧回流阶段,回流电弧对绝缘体纱线的影响很小,仅口部1.3 mm范围内的纱线形成“倒角”状热损伤,但对绝缘体内表面电弧流经区域的树脂造成了大范围热分解,树脂的热分解损伤占主导地位,并得到了试验验证。导轨冷却系统设计可以避免绝缘体支撑强度下降,采用炮口消弧装置以及提高树脂的抗热侵蚀能力有助于避免绝缘失效。

摘要：电磁轨道发射装置绝缘体在发射试验后易出现绝缘性能劣化而影响发射装置寿命。为研究不同劣化因素对绝缘性能的影响规律,将影响绝缘性能的因素解耦成6个独立状态,并对这6种典型的绝缘劣化形貌的形成和危害进行了讨论,设计了绝缘性能实验。不同试样的表面电阻率测量结果表明:积铝和液膜对绝缘劣化的影响最大,杂质和接缝处积铝其次,烧蚀碳化和膛内高温的影响最小;不同试样的直流沿面闪络电压高于交流沿面闪络电压,但二者变化趋势相似,均可以反映材料的绝缘性能;试样的耐受电压能力与其表面电阻率关系密切,积铝和液膜导通了试样表面,杂质和接缝处积铝试样的耐受电压能力较差,约为烧蚀碳化试样的1/2、加热试样的1/4。

摘要：电感梯度是电磁轨道发射装置的重要参数,对于推力及发射效率有着重要影响。现有文献对电感梯度的研究主要存在两点不足:一是常规的解析计算方法在考虑导轨尺寸对电感梯度的影响时,未考虑电流扩散的影响,因而无法描述其动态特性;二是有限元方法能够对电流扩散的影响加以分析,但计算效率较低。为此,该文基于趋肤深度和磁能等效原则提出一种综合考虑导轨尺寸和电流扩散影响的电感梯度解析计算方法,采用所提方法与参考文献的计算结果进行了对比,呈现出较好的一致性。该方法能够为电磁轨道发射装置的优化设计和性能分析提供行之有效的理论指导。

摘要：电磁轨道发射装置在发射过程中存在后坐力,为研究其反后坐技术,该文结合某电磁轨道发射装置模型,建立了后坐运动微分方程,设计了两种反后坐装置方案,进行了发射装置在0°、35°和70°3种射角工况下分别采用两种反后坐装置方案时的后坐规律仿真计算,试验验证了仿真计算模型有效。对仿真计算结果进行对比分析,得出结论:对于具有大后坐部分质量和宽射角范围的电磁轨道发射装置,采用2套复进机和2套驻退机分别对称布置在身管的上下和左右两侧的反后坐装置方案,能够有效提高反后坐装置密封可靠性,避免后坐部分受到偏转力矩作用。

摘要：电磁轨道发射装置作为一种新型发射装置,其身管结构与传统武器系统的身管有本质不同,电磁轨道发射装置身管采用复合材料,內膛结构形状变化多样。壳体刚度和强度满足电磁发射要求是电磁轨道发射装置身管结构研究的关键,轨道支撑材料特性及轨道支撑方式是身管性能的重要保障。以50 mm口径电磁发射装置为例,论述了身管材料特性,采用ansys仿真方法,对发射装置刚度和强度仿真分析,身管的上下扩张量小于0.1 mm。通过靶场实证,轨道间的间距变化在0.1 mm以内,力学仿真结果正确。采用钢壳体,T3铜轨道,陶瓷95和G10为材料的发射装置满足电磁发射的刚度和强度要求。

摘要：电磁轨道发射装置的脉冲电源通常由多个脉冲放电单元构成,在发射前需要对脉冲电源的触发策略进行设计,即人为设置每个放电单元的电容电压和放电时序。该过程通常需要手动进行反复摸索和调整,较为耗时。针对该问题,该文首先建立多模块分时放电的半解析模型,与商用软件Simplorer建立的仿真模型相比,单次仿真时间由37s缩减到了0.19s。在此基础上,该文提出脉冲电源触发策略的自动求解方法:首先根据工况要求规划出梯形波电流,然后通过调整触发时序使得实际仿真电流尽可能地逼近梯形波,从而获得较为理想的电流波形。基于自动求解方法,求出了三种不同峰均比设置下的脉冲电源触发策略,并对三种情况下的初始电压、投入的模块数量、出口速度及发射效率等指标进行了对比分析。

摘要：求解非轴对称载荷作用下圆柱薄壳的变形及应力状态问题,在工程中普遍存在。将电磁轨道发射装置中的发射管外壁,在工作状态下简化为非轴对称载荷作用下有限长的圆柱薄壳;给出了分析变形与应力状态的基本方程;在设定载荷及位移函数的基础上,应用Galerkin法求得了应力与位移的解析解;通过具体算例,将所得的计算结果与Ansys数值解进行了对比分析,验证了解析解的正确性。研究结果可供圆柱薄壳非轴对称问题的理论求解和相应的工程设计参考。