地空导弹四极电磁发射装置的仿真与分析
发布时间：2022-02-14 14:50
为了将电磁发射技术应用于地空导弹,利用ANSYS Maxwell电磁分析软件建立应用于导弹发射的四极电磁轨道发射装置仿真模型。以某型地空导弹的发射性能为指标,对电磁轨道发射装置施加脉冲激励电流,并用MATLAB软件分析计算导弹在电磁推力作用下的速度和加速度特性。结果表明:四极电磁轨道发射装置可以产生足够大的推力,对导弹进行加速,满足某型导弹的发射性能指标。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
导轨电流产生磁场强度示意图
叩牡缌髦?容易造成发射装置烧蚀与熔化，从而降低了发射装置的能量利用率，因此，无法满足地空导弹的发射要求［6-8］。本文采用四极电磁轨道发射装置结构，呈对称分布的4个导轨不仅可以保证导弹在发射筒内运动的平稳性，还可以降低对电源电流的要求，其产生的磁场通过叠加可以有效增强电枢所受的电磁推力，提高发射效率。导弹四极电磁轨道发射装置的结构如图1所示，导轨材料为铜，电枢材料为铝。4根相同的导轨等距离、对称安装，可以起到固定和引导电枢运动的作用。图1四极电磁轨道发射装置结构图电枢的结构如图2所示，为了保证电枢与导轨有较好的接触，为电枢设置了适当长度的尾翼。电枢中部采用镂空结构，四角采用弧形结构，可以很好地对电流进行导引，减小了电枢质量，同时也有利于电枢的局部区域散热。图2电枢结构示意图1.2发射原理分析导弹四极电磁轨道发射装置中，对两个相对的导轨加载大小相同的同向脉冲电流。电流流经电枢之后流向另外两个相对的导轨，形成闭合回路。相邻导轨的电流方向相反，可以有效增强导轨周围的磁场强度［9-12］。导轨中的电流在发射装置内部产生四极磁场，流经电枢的电流与该磁场正交产生较强的电磁力，推动电枢和导弹沿着导轨做加速运动，将导弹发射出筒。2导轨产生的磁场强度分析图3导轨电流产生磁场强度示意图电枢受到4个导轨产生的磁场的作用，在不考虑趋肤效应的情况下，假定认为电流在导轨内均匀分布。导轨横截面长为a，宽为b，取垂直纸面向内为Z轴正方向，也是电枢的运动方向。导轨中的电流方向如图3所示，并给4个导轨进行编号。将有电流流过的导轨看成由无数根通电导线组成，根据毕奥-萨法尔定律（1）导轨1上任意一点的电流元为，其在电枢上一分析点的
在ANSYSMaxwell电磁分析软件中建立四极电磁轨道发射装置的仿真模型，在激励电流幅值达到300kA时，电枢所在位置的磁场分布情况如图4所示，磁场呈对称分布，最大磁场强度为1.84T。电枢底部所在平面磁场强度较高，随着高度的增加，磁场强度逐渐减校电枢顶部中间部位磁场强度最小，在对地空导弹进行发射时，可以有效减少强磁场对导弹内部元件电磁干扰。3电枢的受力分析对电枢的受力情况进行分析，首先对电枢中的电流分布情况进行分析。利用Maxwell电磁分析软件，得到在激励电流幅值300kA时电枢内部的电流情况，结果如图5所示。电流在引流弧的作用下在电枢内形成环向电流，电流值较大的区域主要集中在电枢尾翼与导轨接触的部位。电枢底部的电流值要大于顶部的电流值。图5电枢内部电流矢量图上一节已经对发射装置内的磁场强度进行了理论分析与数值仿真。流经电枢中的电流与电枢所在位置的磁场正交产生电磁力作用于电枢。电枢所在位置的磁场矢量图如图6所示。磁场强度较大的部位位于电枢尾翼与导轨接触的部位、电枢尾翼与电枢底部的交界处。从图5和图6中，可以很明显看出电流与磁场矢量方向上的正交关系，仿真结果也说明了发射装置模型设计的合理性。图7为电枢所受电磁推力的仿真计算结果，沿电枢运动方向的（a）电枢底部的磁场强度分布（b）电枢顶部的磁场强度分布图4电枢所在位置的磁场强度分布崔孟阳，等：地空导弹四极电磁发射装置的仿真与分析·19·1545
【参考文献】：
期刊论文
[1]添加轭铁对磁阻型电磁发射的影响[J]. 张红旭,张军,董健年. 兵器装备工程学报. 2018(08)
[2]串联增强型四极轨道发射器电磁推力仿真[J]. 苗海玉,刘少伟,刘明,杨志勇. 空军工程大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]地空导弹多极矩电磁发射器设计[J]. 薛新鹏,舒涛,杨志勇,冯刚. 弹箭与制导学报. 2017(02)
[4]电磁轨道炮系统建模与分析[J]. 乔志明,雷彬,吕庆敖,向红军,邢彦昌. 火力与指挥控制. 2017(04)
[5]电磁发射技术[J]. 马伟明,鲁军勇. 国防科技大学学报. 2016(06)
[6]电磁轨道炮发射技术的发展与现状[J]. 李军,严萍,袁伟群. 高电压技术. 2014(04)
[7]电磁轨道炮固体电枢的运动特性分析[J]. 靳智,沈培辉,刘凯. 弹箭与制导学报. 2014(01)
本文编号：3624760
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
导轨电流产生磁场强度示意图
叩牡缌髦?容易造成发射装置烧蚀与熔化，从而降低了发射装置的能量利用率，因此，无法满足地空导弹的发射要求［6-8］。本文采用四极电磁轨道发射装置结构，呈对称分布的4个导轨不仅可以保证导弹在发射筒内运动的平稳性，还可以降低对电源电流的要求，其产生的磁场通过叠加可以有效增强电枢所受的电磁推力，提高发射效率。导弹四极电磁轨道发射装置的结构如图1所示，导轨材料为铜，电枢材料为铝。4根相同的导轨等距离、对称安装，可以起到固定和引导电枢运动的作用。图1四极电磁轨道发射装置结构图电枢的结构如图2所示，为了保证电枢与导轨有较好的接触，为电枢设置了适当长度的尾翼。电枢中部采用镂空结构，四角采用弧形结构，可以很好地对电流进行导引，减小了电枢质量，同时也有利于电枢的局部区域散热。图2电枢结构示意图1.2发射原理分析导弹四极电磁轨道发射装置中，对两个相对的导轨加载大小相同的同向脉冲电流。电流流经电枢之后流向另外两个相对的导轨，形成闭合回路。相邻导轨的电流方向相反，可以有效增强导轨周围的磁场强度［9-12］。导轨中的电流在发射装置内部产生四极磁场，流经电枢的电流与该磁场正交产生较强的电磁力，推动电枢和导弹沿着导轨做加速运动，将导弹发射出筒。2导轨产生的磁场强度分析图3导轨电流产生磁场强度示意图电枢受到4个导轨产生的磁场的作用，在不考虑趋肤效应的情况下，假定认为电流在导轨内均匀分布。导轨横截面长为a，宽为b，取垂直纸面向内为Z轴正方向，也是电枢的运动方向。导轨中的电流方向如图3所示，并给4个导轨进行编号。将有电流流过的导轨看成由无数根通电导线组成，根据毕奥-萨法尔定律（1）导轨1上任意一点的电流元为，其在电枢上一分析点的
在ANSYSMaxwell电磁分析软件中建立四极电磁轨道发射装置的仿真模型，在激励电流幅值达到300kA时，电枢所在位置的磁场分布情况如图4所示，磁场呈对称分布，最大磁场强度为1.84T。电枢底部所在平面磁场强度较高，随着高度的增加，磁场强度逐渐减校电枢顶部中间部位磁场强度最小，在对地空导弹进行发射时，可以有效减少强磁场对导弹内部元件电磁干扰。3电枢的受力分析对电枢的受力情况进行分析，首先对电枢中的电流分布情况进行分析。利用Maxwell电磁分析软件，得到在激励电流幅值300kA时电枢内部的电流情况，结果如图5所示。电流在引流弧的作用下在电枢内形成环向电流，电流值较大的区域主要集中在电枢尾翼与导轨接触的部位。电枢底部的电流值要大于顶部的电流值。图5电枢内部电流矢量图上一节已经对发射装置内的磁场强度进行了理论分析与数值仿真。流经电枢中的电流与电枢所在位置的磁场正交产生电磁力作用于电枢。电枢所在位置的磁场矢量图如图6所示。磁场强度较大的部位位于电枢尾翼与导轨接触的部位、电枢尾翼与电枢底部的交界处。从图5和图6中，可以很明显看出电流与磁场矢量方向上的正交关系，仿真结果也说明了发射装置模型设计的合理性。图7为电枢所受电磁推力的仿真计算结果，沿电枢运动方向的（a）电枢底部的磁场强度分布（b）电枢顶部的磁场强度分布图4电枢所在位置的磁场强度分布崔孟阳，等：地空导弹四极电磁发射装置的仿真与分析·19·1545
【参考文献】：
期刊论文
[1]添加轭铁对磁阻型电磁发射的影响[J]. 张红旭,张军,董健年. 兵器装备工程学报. 2018(08)
[2]串联增强型四极轨道发射器电磁推力仿真[J]. 苗海玉,刘少伟,刘明,杨志勇. 空军工程大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]地空导弹多极矩电磁发射器设计[J]. 薛新鹏,舒涛,杨志勇,冯刚. 弹箭与制导学报. 2017(02)
[4]电磁轨道炮系统建模与分析[J]. 乔志明,雷彬,吕庆敖,向红军,邢彦昌. 火力与指挥控制. 2017(04)
[5]电磁发射技术[J]. 马伟明,鲁军勇. 国防科技大学学报. 2016(06)
[6]电磁轨道炮发射技术的发展与现状[J]. 李军,严萍,袁伟群. 高电压技术. 2014(04)
[7]电磁轨道炮固体电枢的运动特性分析[J]. 靳智,沈培辉,刘凯. 弹箭与制导学报. 2014(01)
本文编号：3624760
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