【摘要】：電磁發(fā)射技術(shù)是一種利用電磁力來加速?gòu)椡柚聊繕?biāo)速度的加速技術(shù)。該技術(shù)具有能源清潔成本低、彈丸出口速度不受制于聲速、發(fā)射彈丸的質(zhì)量可調(diào)范圍大、效率高等優(yōu)勢(shì),因此其在新式武器、電磁彈射以及民用運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電磁發(fā)射技術(shù)主要包括導(dǎo)軌型、線圈型、重接型,作為研究熱點(diǎn)的線圈型電磁發(fā)射技術(shù)仍存在一定的不足,本文就針對(duì)多級(jí)線圈型發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)線圈匝數(shù)、外電路參數(shù)等主要參數(shù)的相互影響,封裝外殼對(duì)發(fā)射效率影響以及多級(jí)驅(qū)動(dòng)線圈之間耦合效應(yīng)的影響進(jìn)行分析,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本文首先從場(chǎng)和電路的角度建立線圈型發(fā)射器的數(shù)學(xué)模型,對(duì)線圈型發(fā)射器的電磁特性進(jìn)行分析,為仿真與實(shí)驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)。其次建立單級(jí)線圈型發(fā)射器的仿真模型,對(duì)外電路、驅(qū)動(dòng)線圈以及觸發(fā)位置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,使給定彈丸的發(fā)射效率最大。然后針對(duì)封裝外殼對(duì)線圈型發(fā)射器發(fā)射效率的影響,建立仿真模型,分析外殼材料、尺寸對(duì)線圈型發(fā)射器發(fā)射效率的影響。仿真結(jié)果表明表面外殼電導(dǎo)率越低、磁導(dǎo)率材料越高、外殼厚度越薄、外殼和驅(qū)動(dòng)線圈間隙越大都可以提高發(fā)射效率,并且通過對(duì)外殼開槽處理可以起到抑制外殼渦流有效的提高線圈型發(fā)射器發(fā)射效率。另外,通過多級(jí)線圈型發(fā)射器仿真分析發(fā)現(xiàn)隨著電樞速度的提高,縮短驅(qū)動(dòng)線圈的級(jí)間距離對(duì)多級(jí)線圈型發(fā)射器耦合效應(yīng)的影響會(huì)逐漸增大,使得后級(jí)驅(qū)動(dòng)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增強(qiáng)從而影響電樞加速,在此基礎(chǔ)上提出了適用于多級(jí)線圈型發(fā)射器最佳觸發(fā)位置的優(yōu)化控制策略,并構(gòu)建了三級(jí)線圈型發(fā)射器的仿真模型,對(duì)三級(jí)線圈型發(fā)射器單獨(dú)仿真計(jì)算以及使用優(yōu)化控制策略前后的三級(jí)線圈型發(fā)射器聯(lián)合仿真計(jì)算進(jìn)行對(duì)比,仿真結(jié)果表面耦合效應(yīng)對(duì)多級(jí)線圈型發(fā)射器的加速存在影響,線圈型發(fā)射器每級(jí)單獨(dú)優(yōu)化的最佳觸發(fā)位置不在適用于多級(jí)線圈型發(fā)射器中,使用優(yōu)化控制策略重新計(jì)算得到的多級(jí)線圈型發(fā)射器觸發(fā)位置可以有效的提高電樞出口速度。最后進(jìn)行了三級(jí)線圈型發(fā)射器的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)首先驗(yàn)證了單級(jí)發(fā)射過程中驅(qū)動(dòng)線圈匝數(shù)為150匝時(shí)發(fā)射效率最大;然后在2500V、400μF條件下進(jìn)行了無外殼、開槽外殼、未開槽外殼三種封裝狀態(tài)下單級(jí)發(fā)射器的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的電樞出口速度分別是21.27m/s、11.43m/s、9.36m/s,驗(yàn)證了外殼對(duì)發(fā)射器效率存在影響,并且通過對(duì)外殼進(jìn)行開槽處理可以提高發(fā)射效率。再進(jìn)行了三級(jí)線圈型發(fā)射器實(shí)驗(yàn),每級(jí)均采用5000V、400μF的電容器組供電,優(yōu)化前后分別將200g的鋁合金制作的彈丸加速至72.66m/s和85.27m/s的出口速度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面適用于多級(jí)線圈型發(fā)射器觸發(fā)位置的優(yōu)化控制策略的可行性。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TJ866

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675736