电磁轨道炮电路暂态特性分析及发射组件优化和解析计算
发布时间：2021-05-08 19:53
电磁发射装置作为一种全新的概念性武器，在军事、科研等诸多领域有着广泛的应用前景。因其具有巨大的发展潜力，所以吸引着各个国家在理论和应用上对其进行深入的研究。由于电磁发射装置是一个处在高速滑动电接触下的应力场、热场和电磁场相互耦合的复杂系统影响中，所以想要掌握整个电磁发射装置系统的物理过程，目前仍有相当大的困难。论文主要对电磁轨道炮电路暂态的基本特性、发射组件重要参数优化和电磁轨道炮发射炮管内表面受三次函数分布压力作用下的解析解进行了研究。首先，论文从电磁轨道炮的电路暂态特性出发，综合考虑欠阻尼、过阻尼和临界阻尼三种暂态过程。通过数值模拟结果分析了电感梯度、回路电感和电容三者分别对轨道炮储能电容器上的电压、放电回路电流和电枢反电动势之间的变化关系。其次，弹丸的出口速度是电磁轨道炮设计的最重要参数之一，探明轨道间距、高度、驱动电流等对弹丸发射速度的影响，从而获得弹丸的最佳速度是非常有意义的。论文在考虑了等离子体电枢运动中所受到的粘滞阻力和惰性阻力的基础上，构建了包含电枢速度、驱动电流、轨道间距和高度等在内的优化模型，并采用牛顿法进行了优化计算。优化结果表明：调整发射轨道的高度及两轨间的间距...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 电磁发射装置的主要结构和类型
1.2.1 电磁轨道炮
1.2.2 同轴线圈电磁炮
1.2.3 磁力线重接式电磁炮
1.3 电磁发射装置的优点
1.4 电磁发射装置的应用
1.4.1 军工领域
1.4.2 民用领域
1.5 国内外研究概况
1.5.1 电磁发射装置研究的历史
1.5.2 国外研究近况
1.5.3 国内研究近况
1.6 本文所作的主要工作
第2章 电磁轨道炮电路的数学模型构建
2.1 电磁轨道炮的工作原理
2.1.1 基本原理
2.1.2 电枢所受电磁力的分析
2.1.3 电感梯度的分析
2.2 电磁轨道炮的电路数学模型
2.2.1 电源电路等效模型
2.2.2 电路方程
2.2.3 特征方程
2.3 本章小结
第3章 电磁轨道炮电路的暂态过程分析
3.1 模拟暂态过程响应
3.2 欠阻尼状态
3.2.1 微分方程的解
3.2.2 数值模拟结果及分析
3.3 过阻尼状态
3.3.1 微分方程的解
3.3.2 数值模拟结果及分析
3.4 临界阻尼状态
3.4.1 微分方程的解
3.4.2 数值模拟结果及分析
3.5 本章小结
第4章 电磁轨道炮电枢运动速度的数学模型构建及分析
4.1 电枢的基本类型
4.2 数学模型的构建
4.3 优化设计
4.3.1 模型设计
4.3.2 算法设计
4.4 优化结果及分析
4.5 本章小结
第5章 电磁轨道炮发射炮管内表面受三次函数分布压力之解析解
5.1 引言
5.2 发射炮管模型构建
5.2.1 模型设计
5.2.2 边界条件
5.3 应力函数的构建
5.3.1 满足边界条件的解析解
5.3.2 圆筒无限长时的极限
5.4 测试结果与理论计算的对比
5.4.1 测试结果
5.4.2 理论计算
5.4.3 对比分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]新概念动能武器—电磁炮[J]. 李如年,王敬,王海. 中国电子科学研究院学报. 2011(02)
[2]改进电流丝法及其在感应线圈炮场路结合分析中的应用[J]. 刘守豹,阮江军,彭迎,张亚东,张宇. 中国电机工程学报. 2010(30)
[3]基于交错式线圈布局的连续脉冲磁行波电磁发射基础研究[J]. 郭芳,唐跃进,任丽,李敬东. 中国电机工程学报. 2010(27)
[4]轨道炮动态负载特性的分析与仿真[J]. 杨玉东,王建新,薛文. 兵工学报. 2010(08)
[5]电磁炮发射轨道受指数函数磁压力的变形计算[J]. 刘文,李敏,白象忠,张海军. 哈尔滨工业大学学报. 2010(08)
[6]电磁发射效率与激励电流关系的仿真[J]. 姜仲秋,汤承林. 四川兵工学报. 2010(03)
[7]多级重接炮的数值仿真与优化物理设计[J]. 赵纯,邹积岩,何俊佳,李小鹏,周正阳. 兵工学报. 2008(06)
[8]轨道炮脉冲电源续流硅堆设计及实验现象分析[J]. 董健年,张军,桂应春. 弹道学报. 2007(04)
[9]发展中的电磁轨道炮[J]. 范长增,王文魁. 燕山大学学报. 2007(05)
[10]国际电磁发射技术研究现状[J]. 古刚,向阳,张建革. 舰船科学技术. 2007(S1)
硕士论文
[1]电磁轨道炮内弹道优化设计[D]. 何大娇.南京理工大学 2008
[2]小口径电磁轨道炮内弹道特性初步研究[D]. 李迎生.南京理工大学 2007
[3]电磁轨道炮系统的建模与仿真[D]. 胡玉伟.哈尔滨工业大学 2007
[4]新型电磁发射技术的研究[D]. 崔鹏.国防科学技术大学 2005
[5]移动荷载作用下轨道系统及高架桥的动力响应分析[D]. 于艳丽.武汉理工大学 2002
本文编号：3175904
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 电磁发射装置的主要结构和类型
1.2.1 电磁轨道炮
1.2.2 同轴线圈电磁炮
1.2.3 磁力线重接式电磁炮
1.3 电磁发射装置的优点
1.4 电磁发射装置的应用
1.4.1 军工领域
1.4.2 民用领域
1.5 国内外研究概况
1.5.1 电磁发射装置研究的历史
1.5.2 国外研究近况
1.5.3 国内研究近况
1.6 本文所作的主要工作
第2章 电磁轨道炮电路的数学模型构建
2.1 电磁轨道炮的工作原理
2.1.1 基本原理
2.1.2 电枢所受电磁力的分析
2.1.3 电感梯度的分析
2.2 电磁轨道炮的电路数学模型
2.2.1 电源电路等效模型
2.2.2 电路方程
2.2.3 特征方程
2.3 本章小结
第3章 电磁轨道炮电路的暂态过程分析
3.1 模拟暂态过程响应
3.2 欠阻尼状态
3.2.1 微分方程的解
3.2.2 数值模拟结果及分析
3.3 过阻尼状态
3.3.1 微分方程的解
3.3.2 数值模拟结果及分析
3.4 临界阻尼状态
3.4.1 微分方程的解
3.4.2 数值模拟结果及分析
3.5 本章小结
第4章 电磁轨道炮电枢运动速度的数学模型构建及分析
4.1 电枢的基本类型
4.2 数学模型的构建
4.3 优化设计
4.3.1 模型设计
4.3.2 算法设计
4.4 优化结果及分析
4.5 本章小结
第5章 电磁轨道炮发射炮管内表面受三次函数分布压力之解析解
5.1 引言
5.2 发射炮管模型构建
5.2.1 模型设计
5.2.2 边界条件
5.3 应力函数的构建
5.3.1 满足边界条件的解析解
5.3.2 圆筒无限长时的极限
5.4 测试结果与理论计算的对比
5.4.1 测试结果
5.4.2 理论计算
5.4.3 对比分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]新概念动能武器—电磁炮[J]. 李如年,王敬,王海. 中国电子科学研究院学报. 2011(02)
[2]改进电流丝法及其在感应线圈炮场路结合分析中的应用[J]. 刘守豹,阮江军,彭迎,张亚东,张宇. 中国电机工程学报. 2010(30)
[3]基于交错式线圈布局的连续脉冲磁行波电磁发射基础研究[J]. 郭芳,唐跃进,任丽,李敬东. 中国电机工程学报. 2010(27)
[4]轨道炮动态负载特性的分析与仿真[J]. 杨玉东,王建新,薛文. 兵工学报. 2010(08)
[5]电磁炮发射轨道受指数函数磁压力的变形计算[J]. 刘文,李敏,白象忠,张海军. 哈尔滨工业大学学报. 2010(08)
[6]电磁发射效率与激励电流关系的仿真[J]. 姜仲秋,汤承林. 四川兵工学报. 2010(03)
[7]多级重接炮的数值仿真与优化物理设计[J]. 赵纯,邹积岩,何俊佳,李小鹏,周正阳. 兵工学报. 2008(06)
[8]轨道炮脉冲电源续流硅堆设计及实验现象分析[J]. 董健年,张军,桂应春. 弹道学报. 2007(04)
[9]发展中的电磁轨道炮[J]. 范长增,王文魁. 燕山大学学报. 2007(05)
[10]国际电磁发射技术研究现状[J]. 古刚,向阳,张建革. 舰船科学技术. 2007(S1)
硕士论文
[1]电磁轨道炮内弹道优化设计[D]. 何大娇.南京理工大学 2008
[2]小口径电磁轨道炮内弹道特性初步研究[D]. 李迎生.南京理工大学 2007
[3]电磁轨道炮系统的建模与仿真[D]. 胡玉伟.哈尔滨工业大学 2007
[4]新型电磁发射技术的研究[D]. 崔鹏.国防科学技术大学 2005
[5]移动荷载作用下轨道系统及高架桥的动力响应分析[D]. 于艳丽.武汉理工大学 2002
本文编号：3175904
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