電磁軌道炮因具有炮口速度大、不易被攔截以及攻擊性強等優(yōu)勢而在軍事領域備受青睞,近年來國內對軌道炮的研究多集中于小口徑軌道炮,但是小口徑軌道炮在發(fā)射過程中產生的轉捩燒蝕現(xiàn)象一直沒有得到有效控制。與此同時,國外一些實驗研究發(fā)現(xiàn)中、大口徑軌道炮在發(fā)射試驗中表現(xiàn)良好,不僅可以有效避免轉捩現(xiàn)象,軌道炮的發(fā)射效率也得到了提高。受此啟發(fā),本文以具有相同出口速度為評價指標,討論了三者的電磁發(fā)射性能,主要工作如下:以“Marshall法則”為前提條件設計了小、中、大三種口徑軌道炮的C形電樞,并分析了三者的過盈接觸狀態(tài)。之后利用施加等效力的方法,得到了三種口徑電樞在過盈力與洛倫茲力共同作用下的樞軌接觸特性。使用Maxwell渦流場模塊計算了三種口徑軌道炮的電感梯度,應用Matlab Simulink軟件仿真得到了使三者具有相同出口速度的激勵電流曲線,在Maxwell瞬態(tài)場模塊中計算了三種口徑軌道炮的瞬態(tài)電磁場,并對比分析了三種口徑電樞內部和樞軌接觸面上的電流密度分布情況。通過建立摩擦熱的數(shù)學計算模型,計算了三種口徑軌道炮在摩擦熱作用下的溫度場。之后以電磁場計算結果為初始條件,進行電磁-溫度耦合分析,計算得... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1串聯(lián)增強型軌道炮原理圖

第2章不同口徑軌道炮結構設計與樞軌接觸狀態(tài)分析-8-圖2-2軌道結構圖2.2.2C形電樞設計電樞是軌道炮的重要構件，C形電樞是國內外研究和使用最多的結構形式之一，C形電樞的關鍵結構參數(shù)包括過盈量、尾翼長度、尾翼厚度和喉部厚度等[35]。合理設計的電樞應該能夠提供充足的初始過盈接觸力，過盈接觸力充足與否一般按照Marshall的“1g/1A”法則[36]進行判斷。在國內，對發(fā)射用C形電樞的研究已展開了十余年之久，并且已經積累了數(shù)量可觀的研究成果[37,38]。例如，肖錚等人通過仿真計算得到了C形電樞部分結構參數(shù)變化對電樞內電流密度分布、樞軌接觸面上接觸壓強分布的影響規(guī)律[39]。張改杰等人為了改善樞軌接觸面上電流密度分布不均勻的情況，重新設計了C型電樞的幾何結構，其計算結果表明將C形電樞進行前端彎曲、后端彎曲、前后端同時彎曲處理后，均能改善樞軌接觸面電流密度分布性能[40]。另外，陳立學等人著重研究了C形電樞的尾翼結構[41,42]，其將電樞尾翼簡化為非等截面懸臂梁結構，并推導出了過盈接觸力與電樞尾翼結構參數(shù)之間的關系，基于該計算模型設計的電樞在實際發(fā)射試驗中被加速至2500m/s而未發(fā)生轉捩。本文在以上研究成果的基礎上，設計了孝中、大三種口徑軌道炮的C形電樞，電樞結構如圖2-3所示，其中R為電樞頭部外圓半徑，r為電樞頭部內圓半徑，d為內外圓心距，d1、d2分別為電樞尾翼長度和厚度，d3為電樞尾翼下緣高度，三種口徑電樞結構參數(shù)取值見表2-2。

燕山大學工學碩士學位論文-9-表2-2電樞結構參數(shù)口徑R/mmr/mmd/mmd1/mmd2/mmd3/mm小口徑1052.52428.6中口徑19.910548417大口徑39.5201096834圖2-3電樞結構圖2.3不同口徑軌道炮樞軌接觸狀態(tài)分析樞軌間良好的電接觸性能是電磁軌道炮高效發(fā)射的基本保證，因為在道炮發(fā)射過程中，電樞和軌道之間并非理想接觸，即使經過精拋光處理，兩者仍處于不均勻的點接觸狀態(tài)。因此，在發(fā)射過程中如果不能保持良好的樞軌接觸狀態(tài)，就極有可能出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，進而引起樞軌接觸面的熔化燒蝕[43]。在軌道炮發(fā)射試驗中，需要將電樞由軌道炮末端推入，這時電樞尾翼上翹部分被壓平，由此產生的樞軌間接觸力便是軌道炮的初始預緊力。樞軌間的初始接觸狀態(tài)會對軌道炮發(fā)射全過程的滑動界面狀態(tài)起決定作用[44]，在國內，對樞軌初始接觸狀態(tài)論證最為詳細的當屬文獻[45]，該文獻提出了控制樞軌初始接觸狀態(tài)的關鍵參量：壓入比，并分析了壓入比對樞軌接觸壓強、接觸面積和接觸力的影響規(guī)律。同時，馮登等人重點研究了樞軌初始接觸面上接觸壓力分布的不均勻特性，其利用ABAQUS有限元軟件計算得到了樞軌接觸面上的壓強分布圖，并討論了電樞結構參數(shù)對接觸壓力不均勻分布的影響規(guī)律[46,47]。除了對樞軌接觸面上接觸壓力的研究外，鞏飛和翁春生研究了樞軌接觸面的溫升過程，其研究結果表明C形電樞尾翼臂角的降低有利于減小電樞接觸面的溫度峰值[48]。

【參考文獻】：
期刊論文
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