电磁发射速度控制技术研究与仪器设计

发布时间：2020-04-17 19:14

【摘要】：电磁发射技术是推进技术领域的一次飞跃,有着广阔的发展前景,因此世界各国都进行了大量的研究。提高电磁发射装置出口速度以实现对其的灵活控制,一直是该领域的研究重点,针对这一问题,设计了一种三级磁阻型电磁发射速度控制装置。本文研究了电磁发射装置的分类及基本工作原理,并选取磁阻型电磁发射装置为研究对象,分析了磁阻型电磁发射装置的工作原理和电路模型,并利用磁阻型电磁发射特殊的加速机理,建立仿真模型,同时也对研究方案的主要部件进行设计与分析。利用MAXWELL有限元分析软件对磁阻型电磁发射装置进行静态和动态仿真,分析了初始位置、抛体参数、驱动线圈参数和驱动电路参数对系统发射性能的影响,并对系统进行参数寻优。在此研究基础上,研究一种三级磁阻型电磁发射装置,旨在运用光电检测及计算机控制技术,实现发射速度的灵活控制,相较于简单的单极发射装置,可将磁阻型电磁发射装置的出口速率提高60.4%。该装置还可以作为验证水中弹道测速系统必要的发射设备。实验结果表明：实验数据与仿真结果基本吻合,所设计的装置在参数寻优和增加光电检测装置后,电磁发射的效率可以得到大大提高,为研究新型磁阻型电磁发射装置提供了技术参考。
【图文】：

发射装置,感应线圈,工作原理图,电枢

Ｕｃ（ｔ）为储能电容器上的电压，峭为放电回路的电流，民（ｔ）为回路的总电阻，逡逑Ｌ０；）为回路的总电感，Ｅ巧为电枢的反电动势。逡逑由图２．２等效电路可列出回路方程为逡逑泌逦（２．１）逡逑＝顺（，）４）誓＋八＇）学逡逑因为电枢的受力Ｆ（ｔ）与磁感应强度Ｂ（ｔ）和电流Ｉ（ｔ）的乘积Ｂ（ｔ）Ｉ（ｔ）成正比，而感应强度逡逑Ｂ（ｔ）又与电流Ｉ（ｔ）成正比，所Ｗ电枢的受力Ｆ（ｔ）与电流Ｉ（ｔ）的平方成正比［２５］，即逡逑Ｆ｛ｔ）＝ｍａ｛ｆ）＝Ｋ，｛ｆｙ｛ｔ）逦口．２）逡逑式中Ｋｆ（句是一个与电枢所在位置ｘ（ｔ）有关的比例系数。由于在通常情况下电枢的长逡逑度远小于轨道的长度，所Ｗ邋Ｋｆ（ｘ）实际可Ｗ看成是一个与电枢所在位置ｘ（ｔ）无关的常数，逡逑通过分析其值为４ｘｌ（Ｔ７，，于是式（２巧简化为逡逑Ｆ｛ｔ）＝Ｋ＾Ｉ＾ｉｔ）逦（２．３）逡逑又因为Ｆ（ｔ）＝ｍａ（ｔ）由此可得电枢的速度ｖ（ｘ）、运动距离ｘ（ｔ）、轨道回路的电阻Ｒ（ｔ）、逡逑轨道回路的电感Ｌ（ｔ）分别为：逡逑ｖｉｔ）＝ｖ，＋＾［ｌ＾｛ｆ）ｄｔ逦口．４）逡逑ｘ（ｆ）＝邋Ｘ。＋ｖ0ｆ邋＋互＾邋批户逦（２．５）逡逑嘶＝２及。Ｘ。＋邋２／？。Ｖ。＇邋＋邋壬＾化／２邋（如户逦（２．６）逡逑王（＇）＝左。Ｘ。＋逦￣邋＾逦（２．７）逡逑对式但．７）求导

电磁发射,电路模型,抛体,驱动线圈

逦１邋Ｃ１邋Ｃ２逡逑０邋０逡逑图２．邋３感应线圈型电摇发射装置工作原理图逡逑其中，Ｃ为脉冲电源，Ｋ为空气开关，Ｌ１为驱动线圈，Ｌ２为抛体线圈。关闭开关逡逑Ｋ，驱动线圈产生环形激励电流Ｃ１，变化的电流产生变化的磁场，抛体线圈由于互感的逡逑影响产生环形感应电流Ｃ２，进而产生感应磁场，由于环形电流Ｃ１和Ｃ２产生的磁场相逡逑互作用，从而推动抛体线圈运动。对于感应型电磁发射装置，由于驱动线W产生的电流逡逑与抛体线圈的感应电流方向相反，则二者之间的电磁力总表现为巧斥力，因此，在系统逡逑中只有当抛体线圈的中也面越过驱动线圈的中屯、面时才能放电。逡逑对于感应线圈型电磁发射装置工作过程的分析非常复杂，影响系统的因素比较多，逡逑为了使分析简单，在分析过程中本研究做如下假设［２８－２９］；逡逑１）
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ866

【参考文献】