隨著引信小型化、智能化水平的提高,其小型化電源技術,特別是引信小型物理電源技術越來越受到人們的關注。引信射流發(fā)電機的能量來源為彈道氣動能,它能夠全彈道給引信電路供電,并且保證彈丸的勤務處理安全性；此外,它還可以為某些彈種引信提供解除保險的第二環(huán)境信息。但傳統(tǒng)的射流發(fā)電機體積大、重量大,使用范圍有限。本文結(jié)合MEMS （Micro-Electro-Mechanical Systems）工藝技術的發(fā)展,提出了一種利用彈道氣動能發(fā)電的微型引信物理電源方案。首先結(jié)合課題的研究背景,介紹了引信氣動技術、現(xiàn)代引信對物理電源的要求以及MEMS能量采集技術的發(fā)展；其次介紹了射流發(fā)電機的工作原理、彈丸頭部氣流環(huán)境,以及振動能轉(zhuǎn)化原理和壓電材料的發(fā)電特性等；結(jié)合引信電源的戰(zhàn)術技術要求、壓電材料的發(fā)電特性及MEMS技術特點,設計了一種微型射流壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu),并對10mm×6mm×1.5mm的結(jié)構(gòu)在亞音速的入口流速下（取100m/s）進行了性能分析和數(shù)值仿真,得到其比功率為0.134mW/cm3,研究了其能量采集電路,結(jié)果表明該微型發(fā)電裝置的輸出電壓、能量大小以及響應時間等可以滿足引信電路的使用要求,具有... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1. 緒論
    1.1 課題研究的背景與意義
    1.2 引信氣動技術現(xiàn)狀和發(fā)展
    1.3 現(xiàn)代引信電源的發(fā)展
        1.3.1 引信物理電源的種類和特性
        1.3.2 現(xiàn)代引信對電源的要求
    1.4 MEMS技術應用
        1.4.1 MEMS技術的發(fā)展概述
        1.4.2 MEMS能量采集技術
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
2. 射流壓電發(fā)電機工作原理及其氣流環(huán)境分析
    2.1 射流發(fā)電機
        2.1.1 射流發(fā)電機工作原理
        2.1.2 射流發(fā)電機的應用
    2.2 彈丸頭部激波現(xiàn)象分析
    2.3 空氣射流激振原理
        2.3.1 旋渦脫落與渦激振蕩
        2.3.2 諧振器效應
    2.4 流體動力型聲波發(fā)生器
    2.5 本章小結(jié)
3. 微型壓電振動發(fā)電裝置的理論分析
    3.1 振動能轉(zhuǎn)換的原理模型
    3.2 壓電微型振動能量采集國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    3.3 壓電效應與壓電材料
    3.4 懸臂梁式壓電振子
        3.4.1 懸臂梁式壓電振子的電能輸出公式
        3.4.2 懸臂梁式壓電振子的頻率特性
        3.4.3 壓電材料的最佳粘貼位置
    3.5 本章小結(jié)
4. 微型射流壓電發(fā)電裝置的設計與數(shù)值仿真
    4.1 微型射流壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設計
    4.2 彈丸頭部氣流環(huán)境的仿真驗證
    4.3 射流壓電發(fā)電裝置的數(shù)值仿真分析
        4.3.1 發(fā)電裝置的單向流固耦合
        4.3.2 多物理場耦合計算方法
        4.3.3 發(fā)電裝置的流固雙向耦合流程
    4.4 射流壓電發(fā)電裝置各參數(shù)對壓電振子振幅的影響
    4.5 微型射流壓電發(fā)電裝置的電能輸出
        4.5.1 壓電膜片基板厚度比選擇
        4.5.2 壓電膜片的壓電耦合分析
        4.5.3 壓電膜片模態(tài)和諧響應分析
    4.6 能量采集基礎
    4.7 本章小結(jié)
5. 射流壓電發(fā)電裝置的工藝技術研究
    5.1 MEMS加工工藝介紹
    5.2 壓電膜片的MEMS工藝過程
    5.3 諧振腔體的MEMS工藝過程
    5.4 本章小結(jié)
6. 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作和創(chuàng)新點
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]引信物理電源技術進展及應用現(xiàn)狀[J]. 陳東林,徐立新,趙廣波.  探測與控制學報. 2009(S1)
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博士論文
[1]引信壓電發(fā)電機原理及試驗研究[D]. 李映平.南京理工大學 2006

碩士論文
[1]渦輪式空氣動力保險機構(gòu)在迫擊炮彈引信上的應用研究[D]. 劉永.南京理工大學 2009
[2]基于MEMS的壓電型微能量采集器的研究[D]. 董璐.上海交通大學 2007
[3]超聲速戰(zhàn)術導彈進氣道/彈身氣動干擾數(shù)值研究[D]. 蔡飛超.西北工業(yè)大學 2005



本文編號：3524285