为了促进四级电磁轨道发射器在地空导弹**发射中的应用, 对四级电枢的过盈结构进行了研究。在有限元软件Ansys Workbench三维过盈装配仿真的基础上, 选择最大等效应力、接触面积系数、接触压强均匀系数和相对接触压强系数四个表征接触特性的评价指标, 采用正交试验的方法对四级电枢的过盈量、尾翼宽度、尾翼厚度和过盈长度4个过盈结构参数进行了综合优化。结果表明, 采用过盈量2 mm、尾翼宽度140 mm、尾翼厚度40 mm、过盈长度270 mm的优水平组合能够使发射前期电枢和轨道间接触特性更理想, 可为四级电枢结构设计提供参考。
四级电磁轨道发射 过盈配合 接触特性 正交试验 有限元分析 参数优化 quadrupole electromagnetic orbital transmitter interference fit contact characteristics orthogonal experiment finite element analysis parameter optimization 强激光与粒子束
2019, 31(1): 013201
1 中国科学院大学, 北京 100190
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室, 北京 100190
为了更高效地对电磁轨道发射进行大量的实验研究,分析改进了使用中小口径发射器作为研究对象的模型化研究方法。考虑到材料属性等实验条件的可行性,对电磁轨道发射器进行模型化,分析其电磁场、温度场等物理场以及速度、带载能力等性能指标,提出较为可行的模型化研究方案,并利用Ansoft Maxwell等软件对瞬态情况下的发射器三维模型进行仿真验证。理论推导和仿真结果表明: 电磁轨道发射器的模型化研究方法有很多种,在大口径原型发射器中采用电导率相对较低的材料,即可实现与现有的、采用电导率较高材料的中小口径发射器的物理场匹配,且保证速度和单位体积带载能力相同。
电磁发射 轨道发射 模型化方法 数值计算 多物理场 electromagnetic launch railgun scaling method numerical calculation multi-physics field 强激光与粒子束
2016, 28(1): 15007
1 中国科学院大学, 北京 100190
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室, 北京 100190
电磁轨道发射器轨道表面裂纹引起的磁锯现象严重制约着发射器的使用寿命.为了更好地分析这种现象,建立了二维情况下的磁扩散方程和热传导方程.结合有限元软件COMSOL Multiphysics中的固体力学模块,对轨道表面裂纹处的电磁、热和力学行为进行了仿真分析.求解过程考虑了材料参数随温度的变化.结果表明,电流在裂纹处“绕行”,引起尖端局部电流密度过大是导致磁锯效应的重要原因.加载电流峰值为0.8 MA时,裂纹尖端处最大电流密度可达1010 A/m2量级.此外,对裂纹形状的分析表明,裂纹尖端张角越小,电流的聚集现象越严重,产生的温升也越大.
电磁轨道发射器 裂纹 有限元 磁锯效应 电流密度 electromagnetic launcher crack finite element magnetic sawing effect current density 强激光与粒子束
2015, 27(6): 065001
中国船舶重工集团公司 第七一三研究所, 郑州 450015
轨道发射器通电轨道要承受很大的电磁扩张力，为了控制发射器口径形变，避免烧蚀，通常要在发射装置的封装层上施加预紧力。针对具体发射装置，运用三维耦合场对不同螺栓预紧力下的口径形变进行了计算，并进行了相关试验。试验结果表明，须将口径形变百分比控制在0.61%以内，方可实现无烧蚀发射。
轨道发射 预紧力 耦合场 等离子体 rail launch pre-compression coupling field plasma 强激光与粒子束
2015, 27(4): 045005
