增强型电磁轨道炮性能仿真与优化研究

发布时间：2023-09-28 22:10

　　随着军事科技日新月异的发展,电磁炮作为一种超高速、超高动能的武器被提出来。电磁轨道炮是电磁炮的一种形式,利用电磁力将弹丸在短时间内加速到很高的速度,在军事、航空航天及科研领域有广泛的应用前景。主要通过理论结合仿真的方法,对两对导轨层叠式增强型电磁轨道炮进行性能研究分析。首先,建立了电磁轨道炮发射过程的电路模型,分析电枢在炮膛内受到的电磁推力、摩擦力和空气阻力,建立电枢的运动微分方程。建立了电磁轨道炮系统的Matlab/Simulink模型,并且分析电源初始电压、电源电容、电感梯度、电枢质量、电枢初始位置及枢轨间动摩擦系数对系统性能的影响。其次,研究了电磁轨道炮系统发射之前电枢挤进轨道的过程,通过ANSYS Workbench软件模拟在此过程中电枢与导轨的接触情况,分析了电枢最大等效应力、枢轨间最大接触压力及枢轨间支反力随电枢C型槽结构参数的变化情况及其对结构参数的敏感性,在此基础上采用响应面法对电枢C型槽结构进行了优化设计。再次,通过经典电磁学理论分析了电磁轨道炮电流分布规律,利用电磁仿真软件Ansoft Maxwell建立增强型电磁轨道炮的电磁仿真模型,分析了在电流上升和下降阶段电枢...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 电磁炮的主要结构与原理
    1.3 电磁炮国内外研究现状
    1.4 主要研究内容和技术路线
第2章 电磁轨道炮机电系统仿真分析
    2.1 引言
    2.2 增强型电磁轨道炮的结构特点及工作原理
    2.3 电磁轨道炮系统模型分析
        2.3.1 电路特性分析
        2.3.2 电枢所受摩擦力分析
        2.3.3 电枢所受空气阻力分析
        2.3.4 电枢动力学方程组分析
    2.4 Matlab/Simulink系统仿真模型
    2.5 仿真结果分析
    2.6 影响电磁轨道炮系统性能的因素分析
        2.6.1 电源初始电压及电容对系统性能的影响
        2.6.2 电感梯度对系统性能的影响
        2.6.3 电枢初始位置及电枢质量对系统性能的影响
        2.6.4 摩擦系数对系统性能的影响
    2.7 本章小结
第3章 基于枢轨初始接触的电枢C型槽结构参数优化
    3.1 引言
    3.2 电枢挤入导轨过程分析及建模仿真
    3.3 电枢结构参数分析及优化设计
        3.3.1 试验设计
        3.3.2 响应曲面参数分析
        3.3.3 优化设计
    3.4 本章小结
第4章 基于电流密度分布的枢轨接触面形状分析
    4.1 引言
    4.2 电枢与轨道电流分布原理分析
        4.2.1 求解速度趋肤效应影响电流分布的方法
        4.2.2 求解高频趋肤效应影响电流分布的方法
    4.3 基于Ansoft Maxwell的电磁仿真分析
        4.3.1 电磁场仿真模型建立与加载条件设置
        4.3.2 仿真结果分析
    4.4 接触面形状对枢轨接触面电流分布的影响分析
    4.5 本章小结
第5章 电磁轨道炮身管结构优化设计
    5.1 引言
    5.2 基于ANSYS Workbench的电磁结构耦合分析介绍
    5.3 电磁结构动力学分析
    5.4 结构优化设计
    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



本文编号：3848705