一种电磁手枪的基本原理及性能分析

介绍了线圈式电磁手枪的基本工作原理,从驱动线圈匝数、弹丸壁厚、电容器电容值、电容器充电电压等方面分析了其对弹丸电磁力、出口速度及能量利用率等方面的影响。利用电磁场有限元分析软件Maxwell2D进行建模仿真,借助Matlab强大的计算功能,分析电磁手枪各参数对弹丸的影响。     

磁阻线圈型电磁发射器的动态仿真与实验

运用有限元分析软件Ansoft10对磁阻线圈型电磁发射器工作过程进行了数值仿真,分析了发射过程中的弹丸受力分布情况,并利用磁阻线圈型电磁发射器实验平台开展了发射实验研究;实验结果和仿真结果有较好的符合程度,得出以下结论：合理采用炮管材料可以实现发射过程的电磁屏蔽;弹丸在炮管中运动时,受力均匀,弹丸可以稳定地被加速;在一定范围内增大电源电压,弹丸速度会明显增大;线圈发射过程中出现了反向电压,尤其当弹丸速度较大时,电流波形出现明显下滑。     

线圈型电磁发射器的一种屏蔽方案

从磁路的观点出发,分析了封装材料的导磁和导电特性对发射性能的影响,并分析了铁氧体的特性和作为封装材料的可行性与优越性。基于Ansoft电磁场有限元分析软件,建立了线圈型电磁发射器模型,研究了炮管的厚度与结构变化对线圈发射的影响。结果表明：在驱动线圈电流固定的前提下,增大炮管厚度可有效抑制电磁发射器工作时对外的电磁辐射,并可显著提高弹丸的出炮口速度;炮管采用实心封装结构要优于多层封装结构,初步实现了电磁发射过程的电磁屏蔽。     

封装螺旋线圈发射器的瞬态仿真

根据线圈炮的结构特点和发射过程,建立了二维瞬态有限元仿真模型,分析了不同封装材料和结构对发射的影响,与不同时刻的磁场分布规律。结果表明,发射过程中导体封装体内产生感应涡流,会降低弹丸的出口速度,且对电磁场的屏蔽效果不理想。而导磁的非良导体材料封装对炮的主磁场有加强作用,能提高弹丸的炮口速度,且电磁屏蔽效果良好。当导磁材料封装的厚度增加时,可以更好地增强磁场,弹丸炮口速度增加,且电磁屏蔽效果更好。为了得到更高的弹丸炮口速度并更好地屏蔽电磁场,在减小封装与驱动线圈间距并增加封装厚度的情况下,使用高磁导率的硅钢片制作封装,硅钢片的厚度应该尽量小从而削弱涡流效应。     

电磁发射拦截系统发射装置工作过程仿真研究

利用Maxwell 2D瞬态求解器对电磁发射拦截系统发射装置的工作过程进行了有限元仿真,得到了发射装置工作过程中放电回路的电流、拦截弹受到的电磁力、速度以及位移等参数随时间变化的规律.结果表明:拦截弹的加速时间主要集中在放电电流的第1个半周期内,因此,可适当延长放电周期,以增加拦截弹的加速时间;拦截弹与发射线圈的距离是影响拦截弹发射速度的主要因素,为了提高发射效率,在设计发射装置时,应尽可能地减小发射线圈与拦截弹间绝缘材料的厚度.     

舰载导弹电磁垂直发射系统仿真研究

舰载导弹电磁垂直发射器是在电磁发射技术基础上发展起来的新概念发射装置,具有良好的共架发射能力和隐身性能。以舰载电磁垂直发射系统建模问题为重点,提出了一种由螺旋线圈和圆盘线圈组成的同时驱动电枢的混合弹射方式。通过分析电磁垂直发射器的基本原理,明确了系统功能和组成,采用理论分析、建模仿真相结合的方法建立发射器的数学模型,对电路、运动和动力分别进行研究,并进行了仿真计算。仿真结果表明：该方法可行、有效,能为舰载导弹电磁垂直发射器的工程化提供有效的技术支持。     

美军电磁炮研究进展与技术重点

电磁炮（EMG）是利用流经火炮导轨或线圈的强电流感应产生的电磁力来加速弹丸的发射装置,又称电磁发射器或脉冲能量电磁炮。与传统火炮和电热化学炮相比,电磁炮完全依靠电磁能发射弹丸,是一种“纯”电能武器。根据工作方式的不同,电磁炮分为导轨炮和线圈炮两种。     

基于COMSOL的电磁发射一体化弹丸动力学分析

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果,深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性,通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法,结合理论推导和数值计算,对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型,对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析;利用COMSOL软件进行仿真,得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数;并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析,深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性,进一步揭示其运动特性和响应机制,为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。     

基于 Autodyn 的单兵平衡抛射武器弹筒分离过程研究

由于单兵平衡抛射武器结构的特殊性，弹丸在出筒体前会有弹筒分离过程，这与传统武器系统有较大差异，且此过程速度快、分离过程复杂、扰动较大，为此文中在充分研究该武器结构特点和弹筒分离过程的基础上，运用Autodyn有限元仿真软件，对弹筒分离过程进行了仿真，仿真的结果与实际情况吻合性较好，可为研究该武器的弹丸速度等问题提供重要参考。     

三级磁阻型线圈发射器工作过程仿真研究

为提高弹丸发射速度,需要利用多个驱动线圈对弹丸的连续加速。对三级磁阻型线圈发射器进行了理论分析,利用Ansoft有限元分析软件仿真研究了其工作过程,重点分析了触发位置对三级磁阻型线圈发射器发射性能的影响。仿真分析表明,触发位置对三级磁阻型线圈发射器的发射性能影响较大,每一级驱动线圈都存在最佳触发位置,使弹丸出口速度及能量转换效率达到最大。研究成果将为后续多级磁阻型线圈发射器的设计与试验提供参考。     

线圈型电磁发射器反向电流分析及其对发射器系统的影响

线圈型电磁发射器利用驱动线圈和弹丸线圈的磁通耦合机制加速弹丸向前运动,磁通耦合的大小决定了弹丸的受力及其加速过程。然而高速运动的弹丸会造成其前部磁力线压缩,在驱动线圈内部产生与驱动电流方向相反的感应电流,抑制了电源的正常放电,导致发射器系统电流波形呈下滑趋势。针对该问题,从理论上导出了运动磁体周围环形电场分布方程,分析了运动磁体各项参数对感生电场的影响;运用有限元分析方法模拟了永磁体弹丸运动过程并利用钕铁硼柱体做了验证实验;运用线圈型电磁发射器实验平台测得了环形感应电流;通过分析不同电源电压条件下发射器系统电流分布提出了零电流输出模式的方案。     

电磁轨道炮关键技术与发展趋势分析

电磁轨道炮是利用电磁力将弹丸加速到超高速的新概念武器系统,可遂行直瞄打击、超高空或超远程投送弹药等多种作战任务。介绍了轨道炮的基本原理,从电能利用角度对轨道炮研究中电源与电力控制、轨道与电枢结构设计、超高速滑动电接触理论与技术以及轨道炮系统集成等关键技术进行了分析。依据电磁轨道炮发展规律及现有技术水平,分析其新的发展趋势为大炮口动能轨道炮设计、基于轨道发射的弹丸设计以及轨道长寿命研究,对新概念武器发展有一定参考意义。     

单级线圈发射器中电枢的受力分析

为提高发射效率,对单级线圈发射器中大质量电枢的受力情况进行分析。基于大质量电枢在线圈中的运 动规律,利用仿真软件建立单级线圈发射模型,对不同质量电枢的运动特性和电枢以不同初速度进入线圈的受力情 况进行仿真并总结其规律,并将弹射线圈使用与否2 种情况下的效率进行对比。结果表明：在放电回路参数相同的 条件下,电枢质量增加,电磁力反向时间推迟;电枢进入线圈的初速度增加,电磁力反向时间提前。加设弹射线圈 的模型能提高发射效率。     

一种新型结构的直线旋转加速线圈炮研究

为实现线圈炮对弹丸的旋转加速,提出了一种新型结构的驱动线圈,并设计了与之匹配的抛体电枢。对于新型结构线圈炮发射过程,从电磁场角度对电枢所受加速力进行了理论分析。通过仿真计算与发射试验验证相结合的方法,对不同初始电压等级下的发射效果进行了研究,并分析了其误差产生的可能原因。研究结果表明：新型结构电磁线圈炮可以实现弹丸的直线旋转加速,并且其出口直线速度与转速均随着初始电压等级的提高而增大,可以通过改变初始电压的方式调整弹丸的出口指标。     

驱动线圈连接方式对多极矩电磁发射效率的影响研究

多极矩电磁发射是一种新型电磁发射技术,其可调参数多、驱动线圈连接方式灵活的特点对发射效率有较大的影响。从等效电路出发,分析了电枢受力公式及波形匹配问题,并通过电磁场有限元分析研究了不同电压值（电容值）和多级电磁发射情况下六极矩驱动线圈间的连接方式对发射效率的影响。研究结果表明：为了达到较大的发射效率,不同电压值（电容值）需匹配不同的驱动线圈连接方式;在多级六极矩电磁发射情况下,电枢速度改变的同时要改变驱动线圈的连接方式,可以在电容值改变较小的情况下实现较好的波形匹配,从而提高发射效率。     

线圈发射过程弹丸参数设置

基于Ansoft电磁场有限元分析软件,对线圈发射过程进行了动态仿真,分析了弹丸材料与形状、与驱动线圈相对位置等影响弹丸受力的因素。仿真结果表明:弹丸长度应尽量与激励线圈长度接近;弹丸采用管状结构并且外侧靠近驱动线圈内侧可充分利用驱动线圈产生磁场的能量梯度;弹丸应采用导磁非导电材料,或者改变弹丸结构以抑制其内部产生感应涡流。基于以上分析得出了弹丸的最佳受力位置,并以此求出弹丸最大出炮口速度。     

固体火箭发动机燃气射流驱动液柱过程中的内弹道研究

为了实现单兵火箭“有限空间内发射”的能力,提出了在尾管内放置液柱平衡体的单兵火箭发射系统,对该系统进行试验研究的同时分时段分析了内弹道过程。以经典内弹道理论为基础,将燃气与液体之间的无规则混合假设为“穿孔混合”,建立了发射系统的数学模型,并运用龙格-库 塔法进行了数值计算,给出了完整的内弹道曲线。通过试验与计算结果的对比分析,计算结果与试验结果吻合较好,燃烧室最大压力相对误差为1.6%,弹丸速度相对误差为0.9%,验证了该模型的有效性,为单兵火箭驱动液柱发射系统的内弹道过程提供理论参考依据。对比分析单兵火箭发射系统在有无液体柱平衡体两种条件下的计算结果可知,在相同发射条件下,液柱平衡体在减弱发射特征的同时提高了弹丸的速度,提升了火箭弹的威力。     

一种平衡抛射单兵反装甲武器发射装药低温发射安全性分析

发射膛炸的概率是评估武器使用安全性的重要性能指标。旨在研究某平衡抛射的单兵反装甲武器发射装药的发射安全性评估方法。分析了该武器系统的低温内弹道性能,建立了一种预测膛炸事故概率的方法,通过统计推断其低温最大膛压服从三参数Weibull分布,计算了其发射装药引起膛炸事故的概率。结果表明该武器发生膛炸概率较大,并通过改进消除了膛炸隐患。建立的膛炸概率预测方法可用于平衡抛射单兵反装甲武器、迫击炮、无坐力炮等武器的发射安全性分析。