本文關(guān)鍵詞：電磁軌道炮膛內(nèi)強磁場屏蔽與磁保險引信樣機設(shè)計

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【摘要】：電磁發(fā)射技術(shù)符合現(xiàn)代戰(zhàn)爭對彈丸超高速的需求,越來越得到世界各國的重視,軌道炮作為目前技術(shù)最為成熟的電磁炮,是國內(nèi)外電磁發(fā)射技術(shù)研究的重點。相對于常規(guī)炮彈引信,軌道炮智能彈藥引信的研究比較薄弱,已有的研究也一直側(cè)重于動能彈引信。軌道炮彈丸發(fā)射過程具有發(fā)射過載高、電磁干擾強等特點,其引信設(shè)計尤其是智能模塊抗干擾方面設(shè)計存在諸多技術(shù)難題,解決這些技術(shù)難題,對于推動目前國內(nèi)電磁技術(shù)的發(fā)展和提高我國超高速武器的裝備水平具有重要的現(xiàn)實意義。本文在國內(nèi)外軌道炮智能彈藥引信研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,從理論和仿真相結(jié)合研究了軌道炮彈丸發(fā)射過程中的磁環(huán)境和后坐環(huán)境,由于電磁發(fā)射過程中產(chǎn)生的脈沖強磁場對發(fā)射包內(nèi)電子器件產(chǎn)生較強干擾,首先采用COMSOL中PDE模塊對電磁發(fā)射過程中的速度趨膚效應(yīng)進行仿真計算,建立軌道炮的面電流分布模型；然后基于此模型,針對軌道炮彈丸所處強磁場環(huán)境設(shè)計不同的屏蔽方案,對不同屏蔽材料、不同屏蔽體結(jié)構(gòu)、多層屏蔽體以及增加屏蔽體厚度等情況下的屏蔽效果進行了研究；仿真結(jié)果顯示：軌道炮磁場的低頻特性使得導(dǎo)電材料的屏蔽效能較低,高磁通密度使得導(dǎo)磁材料的屏蔽效能較低,得出彈丸內(nèi)智能電子元器件應(yīng)置于遠離電樞的彈頭。針對軌道炮彈丸特有的發(fā)射環(huán)境,借助現(xiàn)有引信設(shè)計技術(shù),設(shè)計了軌道炮智能彈藥的引信,該引信采用后坐保險機構(gòu)和磁場保險機構(gòu)作為冗余保險,滑塊隔爆機構(gòu)作為隔爆機構(gòu),其中磁場保險機構(gòu)采用電路控制,電拔銷作為執(zhí)行機構(gòu)。針對軌道炮強磁場,對控制模塊設(shè)計了屏蔽體,仿真結(jié)果符合設(shè)計要求。最后,通過對磁場保險引信原型樣機的各種靜態(tài)實驗研究,驗證了智能引信的抗干擾能力、磁場保險功能和精確定時的可行性,實驗結(jié)果符合設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：電磁軌道炮 低頻強磁場 磁場屏蔽 磁保險引信
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ866
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 電磁發(fā)射技術(shù)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 電磁軌道炮速度趨膚效應(yīng)和膛內(nèi)環(huán)境分析研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 電磁軌道炮膛內(nèi)強磁場屏蔽研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 電磁軌道炮彈丸引信安全系統(tǒng)設(shè)計研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要內(nèi)容與行文結(jié)構(gòu)15-17
• 2 電磁軌道炮膛內(nèi)強磁場仿真模型的建立17-29
• 2.1 電磁軌道炮發(fā)射原理17-18
• 2.2 導(dǎo)軌與電樞上的速度趨膚效應(yīng)分析18-23
• 2.2.1 導(dǎo)體中的磁擴散方程18-19
• 2.2.2 電磁軌道炮速度趨膚效應(yīng)19-23
• 2.3 電磁軌道炮面電流模型23-24
• 2.4 電磁軌道炮脈沖電流特性24-28
• 2.4.1 脈沖電流曲線25-27
• 2.4.2 脈沖電流頻率特性分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 軌道炮彈丸所處強磁場環(huán)境和力學(xué)環(huán)境仿真29-37
• 3.1 軌道炮發(fā)射過程膛內(nèi)強磁場環(huán)境29-34
• 3.1.1 軌道炮膛內(nèi)脈沖強磁場的計算原理29-30
• 3.1.2 膛內(nèi)強磁場的空間分布30-32
• 3.1.3 薄導(dǎo)軌模型計算考察面磁通密度32-33
• 3.1.4 脈沖強磁場時域變化33-34
• 3.2 軌道炮彈丸發(fā)射過程中的力學(xué)環(huán)境分析34-36
• 3.2.1 軌道炮彈丸發(fā)射過程中所受后坐力的理論分析34-35
• 3.2.2 軌道炮彈丸發(fā)射過程中所受后坐力的仿真分析35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 4 軌道炮膛內(nèi)強磁場被動屏蔽仿真分析37-53
• 4.1 電磁軌道炮膛內(nèi)強電磁屏蔽機理分析37-42
• 4.1.1 被動屏蔽原理37-39
• 4.1.2 電磁屏蔽分類39-40
• 4.1.3 半主動屏蔽原理40-41
• 4.1.4 主動屏蔽原理41-42
• 4.1.5 屏蔽效能評估方法42
• 4.2 被動屏蔽體方案設(shè)計42-43
• 4.3 單層屏蔽體屏蔽效果比較43-49
• 4.3.1 導(dǎo)電材料屏蔽仿真43-45
• 4.3.2 導(dǎo)磁材料屏蔽仿真45-48
• 4.3.3 不同材料的單層屏蔽體屏蔽效能比較48
• 4.3.4 屏蔽體內(nèi)部不同位置處的屏蔽效能比較48-49
• 4.4 被動屏蔽優(yōu)化49-51
• 4.4.1 多層組合屏蔽49
• 4.4.2 增加屏蔽體厚度49-50
• 4.4.3 長屏蔽體的屏蔽性能研究50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 5 軌道炮彈丸磁保險引信樣機設(shè)計53-67
• 5.1 原理樣機控制電路設(shè)計54-60
• 5.1.1 控制電路總體方案設(shè)計54
• 5.1.2 主控芯片設(shè)置54-56
• 5.1.3 電源模塊設(shè)計56
• 5.1.4 磁傳感器電路設(shè)計56-58
• 5.1.5 執(zhí)行電路設(shè)計58-59
• 5.1.6 控制電路的原理樣機59
• 5.1.7 程序設(shè)計59-60
• 5.2 原理樣機控制模塊的被動屏蔽設(shè)計60-62
• 5.3 原理樣機機械保險與隔爆模塊設(shè)計62-66
• 5.3.1 后坐保險機構(gòu)設(shè)計63-64
• 5.3.2 磁場保險執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計64-65
• 5.3.3 滑塊隔爆機構(gòu)設(shè)計65
• 5.3.4 原理樣機機械結(jié)構(gòu)模塊原理樣機65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 6 系統(tǒng)調(diào)試與實驗67-73
• 6.1 實驗內(nèi)容及設(shè)備67-69
• 6.1.1 實驗內(nèi)容67
• 6.1.2 模擬強磁場發(fā)生器67-69
• 6.2 引信控制板抗強磁場干擾能力研究69
• 6.3 引信磁場保險機構(gòu)解除保險功能和精度實驗69-71
• 6.4 引信定時精度實驗71-72
• 6.5 本章小結(jié)72-73
• 7 總結(jié)與展望73-76
• 7.1 工作與總結(jié)73-74
• 7.2 論文創(chuàng)新點74
• 7.3 展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 附錄81

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