中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
采用一种导通时阻抗极低的外触发开关作为旁路器件,在电枢即将出膛前开通此消弧器件,使回路电流从器件流过,从而达到抑制甚至消除炮口电弧的目的。对比试验表明,在触发了消弧开关的试验中,出膛时炮口电压显著降低,轨道电流几乎全部流过消弧器件,高速摄影亦显示电弧亮度明显降低,消弧器件可有效抑制炮口电弧。通过比较触发信号与器件导通信号,发现消弧器件的导通时刻较触发信号时刻有一定的延迟,这在一定程度上影响了消弧器件抑制电弧的性能。
电磁发射 轨道炮 炮口电弧 电弧抑制 electromagnetic launch railgun muzzle arc arc suppressing 强激光与粒子束
2016, 28(2): 025003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
根据电磁线圈炮中推力线圈与电枢之间的感应耦合方程和电枢动态响应方程，考虑发射过程中推力线圈和电枢的欧姆加热，开发了电磁线圈炮的计算程序，给出了程序的算法和流程。分析了程序的收敛性，认为最大时间步长和电枢最大网格均依赖于驱动脉冲波形的上升时间。通过模拟结果与单级线圈炮实验测量结果的比较，验证了程序的有效性。模拟的线圈电流波形与实验波形吻合较好，模拟的出口速度比测量速度大约6.5%。程序收敛性和有效性的验证表明该程序可用于电磁线圈炮系统的初步设计。
电磁线圈炮 计算程序 收敛性 实验验证 electromagnetic coilgun design code convergence validation 强激光与粒子束
2014, 26(10): 105003
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 脉冲功率科学与技术重点实验室， 四川 绵阳 621999
建立了包括脉冲电源模块和电磁轨道炮的全电路模型，实现了从电源放电至电磁轨道炮发射过程的全电路模拟。根据电源放电与洛伦兹力加速的耦合方程组，在电路模型内将电源的基本单元封装成子电路模块、弹丸受力运动模型转化为电路解耦模块，建立了针对24个基本单元组成的电源网络驱动串联型双轨增强电磁轨道炮的电路模型。将模拟结果与实验结果进行对比，电流模拟结果偏差2.6%，电枢出膛速度模拟结果偏差9.8%，模拟与实验结果基本一致，验证了模型方程和模拟方法的可靠性和合理性。
电磁发射 电路模拟 串联增强型轨道炮 电感梯度 electromagnetic launch circuit simulation series augmented railgun inductance gradients 强激光与粒子束
2014, 26(11): 115001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
从描述电磁轨道炮炮口电压波形的场路模型出发，构建了电枢/轨道高速滑动接触电阻与轨道电流波形、炮口电压波形、电枢膛内速度曲线和轨道结构参数之间的关系，依据此关系可定量表征电磁轨道炮高速滑动接触电阻。实例计算表明，电枢/轨道高速滑动接触电阻的变化依赖于轨道电流变化，对应电流上升段、平顶段和电流下降段。在平顶段接触电阻最小约0.2 mΩ，在电流上升段和电流下降段，接触电阻达3 mΩ。
电磁轨道炮 滑动接触电阻 定量表征 electromagnetic railgun sliding contact resistance quantitative expression 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045007
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了W波段多普勒雷达测量电磁轨道炮内弹道度速度的基本方法，并对口径30 mm×25 mm的串联增强型电磁轨道炮内弹道速度进行了实际测量。初步研究表明: 雷达接收的信号易受到脉冲放电过程的干扰; 雷达信号的信噪比取决于电枢与轨道电接触状态，在电源充电电压较低、接触面无电弧生成时测得了完整的内弹道速度，并与丝网靶和磁探针测量结果吻合; 在较高充电电压条件下，由于电弧电接触产生的干扰，测速结果不够理想。
电磁轨道炮 多普勒雷达 内弹道速度 固体电枢 electromagnetic railgun Doppler radar in-bore velocity solid armature 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045006
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
研制了一套用于测量电磁发射装置轨道电压信号的隔离式分压器，实现了测量回路与被测回路之间的电隔离，简化了电磁发射装置测试系统的复杂性。并对影响隔离式分压器频率响应的元件参数进行了参数扫描，结果表明：研制的分压器在-3 dB区间的频率响应范围为14 Hz~18 MHz，满足电磁发射装置轨道电压信号的测试要求。使用P6015A高压探头进行比对标定，输出信号的前沿约1 μs，频率响应满足电磁轨道发射装置轨道电压信号的测量要求。同时用隔离式分压器及电阻分压器测量轨道电压信号，两者波形符合较好。
电磁发射 分压器 信号隔离 轨道电压 electromagnetic rail launcher voltage divider voltage isolation muzzle voltage
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
为测量快脉冲直线变压器驱动源(LTD)二极管负载的脉冲高电压, 设计了在真空环境中使用的电阻分压器。分压器使用绝缘堆结构, 采用静电场模拟分析了分压器的电场分布。建立了包含分布参数的等效电路, 并进行了频率响应仿真, 可得分压器的频响上限为200 MHz。使用标准高压探头对分压器进行在线标定, 分压比标定结果为5 400∶1, 与设计值相符合。在LTD调试实验中, 模块充电85 kV时二极管电压为1.08 MV, 与理论估算结果一致。
脉冲高电压 二极管 电阻分压器 标定 绝缘堆 high voltage pulse diode resistor divider calibration insulator stack
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
利用解析方法和电路模拟方法研究了阻抗变换器功率传输效率的优化设计。电路计算中，采用了脉冲上升沿等效的正半周正弦波作为输入波形的假设，并忽略了水介质能量损失的影响。首先对比了线性、饱和型变化和陡变型变化3种典型阻抗的功率和能量传输效率，分析讨论了影响指数型阻抗变换器功率传输效率的关键影响因素，并得到了功率传输效率最大化的中间参数和符合系数的参数范围。讨论了实际设计中应注意的绝缘安全系数的结构设计、杂散参数对阻抗计算的影响、水介质能量损失等问题。
指数型阻抗变换器 上升沿等效 功率传输效率 exponential impedance transformer rising edge equivalence power efficiency
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
为测量电容储能脉冲功率源模块电流，设计了磁芯式自积分罗氏线圈。给出了磁芯的选择方法，分析了磁芯饱和问题。解决饱和问题的方法是使用饱和磁感应强度较大的材料，对测量线圈施加去磁磁场，以及等效减小线圈的励磁电流。分析表明:通过增大磁芯直径和截面积，选取线径合适的导线多层绕制的方法来增大线圈自感与电阻比值，可以有效提高线圈的测量幅值范围。使用设计的线圈实测了脉冲功率源模块电流，通过改变模块的充电电压，可以得到线圈出现饱和时对应的电流值。实验结果与理论分析相符合。对于脉冲功率源模块的ms量级脉冲电流信号，改进后的自积分线圈测量范围可以超过50 kA。
电流脉冲 测量 罗氏线圈 磁芯 饱和 current pulse measurement Rogowski coil ferromagnetic core saturation
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
对轨道型固体电枢电磁发射的电磁过程进行了研究,建立了基于麦克斯韦准静态A-Φ场方程的3维静枢电磁发射数值模型。利用ANSYS有限元电磁模块结合发射装置的实测参数,对电枢在静枢模型下的电磁发射进行了模拟。计算结果表明:馈入相同电流加载波形时,流经C型电枢的电流密度、磁通量以及电磁发射过程中所受电磁力,在不同时刻的内部分布、峰值和大小均与文献计算结果相符。
C型固体电枢 电磁发射 轨道炮 有限元分析 C-shaped solid armatures electromagnetic launch rail gun finite element analysis
