基于过载控制的多级同步感应线圈发射器优化分析 被引量：7

1

作者 金洪波 曹延杰 +1 位作者 王旻 张丽萍 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1180-1185,共6页

为给电磁发射器系统平稳加速应用研究和发射过载精确控制提供指导,研究了给定过载约束条件的多级同步感应线圈发射器系统的优化设计。提出了以发射速度、发射效率和发射过载加速度为组合目标函数的多级同步感应线圈发射器优化设计方法,... 为给电磁发射器系统平稳加速应用研究和发射过载精确控制提供指导,研究了给定过载约束条件的多级同步感应线圈发射器系统的优化设计。提出了以发射速度、发射效率和发射过载加速度为组合目标函数的多级同步感应线圈发射器优化设计方法,并建立了发射器系统仿真模型,通过遗传算法对5级发射器进行了优化分析。得到0.5 m口径、1 m长的5级发射器用于发射625 kg载荷,最大过载限制为33g(重力加速度g=9.8 m/s2)的优化设计方案:各级驱动电路参数相同,充电电压7 kV,电容量7.4 mF,驱动线圈轴向长度185 mm,径向厚度119 mm,匝数308;电枢轴向长度193 mm,径向厚度131 mm;相对各级驱动线圈底部与电枢底部的触发位置分别为122、1、-73、-158、-218 mm。最终发射速度为20.1 m/s、发射效率为15.7%。结果表明,基于组合目标函数的优化设计方法满足给定过载限制条件和平稳加速的设计要求、并且达到发射速度和效率最优。 展开更多

关键词 同步感应 线圈发射器 过载控制 平稳加速 多级线圈发射器 优化设计

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多级同步感应线圈发射器电枢内部强磁场屏蔽与优化 被引量：9

2

作者 管少华 关晓存 +1 位作者 郭灯华 王帅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S02期333-340,共8页

该文解决了多级同步感应线圈发射器电枢内部的强磁场分布以及屏蔽优化问题。首先,分析在发射过程中电枢内部无屏蔽时的磁感应强度分布和电磁性能;然后,对屏蔽体采用单层导磁和导电材料以及三层组合的方式在不同厚度时的屏蔽效能和电磁... 该文解决了多级同步感应线圈发射器电枢内部的强磁场分布以及屏蔽优化问题。首先,分析在发射过程中电枢内部无屏蔽时的磁感应强度分布和电磁性能;然后,对屏蔽体采用单层导磁和导电材料以及三层组合的方式在不同厚度时的屏蔽效能和电磁性能作了对比;最后,对组合屏蔽方案在不同位置以及不同厚度时进行优化。仿真结果表明,磁感应强度较高时,单层导电材料的屏蔽效能要优于导磁材料,磁感应强度较低时相反;组合屏蔽方案时,在电枢的前部由于磁感应强度低而使屏蔽效果较优。该文提出优化方案:屏蔽体的位置位于电枢前部,组合方案为0.5mm铜、0.5mm铜以及2mm低碳钢Steel_1008,屏蔽前后磁感应强度分别为0.3303T和0.155 2T,屏蔽效能为6.560dB。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 脉冲强磁场 磁感应强度 屏蔽效能

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多级同步感应线圈发射器的自适应设计研究 被引量：8

3

作者 牛小波 刘开培 +2 位作者 张亚东 肖贞仁 龚宇佳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第15期3644-3650,共7页

触发控制策略对于多级同步感应线圈发射器至关重要。然而,随着线圈级数的增多以及电枢速度的提高,触发时序控制和功率调节变得更加复杂,而传统的位置触发策略或时间触发策略的控制效果不尽人意。为此,该文结合多级同步感应线圈发射器的... 触发控制策略对于多级同步感应线圈发射器至关重要。然而,随着线圈级数的增多以及电枢速度的提高,触发时序控制和功率调节变得更加复杂,而传统的位置触发策略或时间触发策略的控制效果不尽人意。为此,该文结合多级同步感应线圈发射器的系统微分方程和控制方程,提出了一种自适应设计策略。其核心思想是近似认为相邻级线圈的等效单匝电感相等,进而可根据上一级线圈尺寸计算下一级线圈的匝数,并对该级线圈尺寸进行修正,而线圈的触发时序则取决于线圈中心与电枢尾部的相对位置。基于该策略,以25级同步感应线圈发射器为例,对其结构参数和触发时序进行了自适应设计,并通过与有限元法仿真结果的对比证明了该自适应设计策略的有效性和准确性。此外,该文定量分析了上升距离和转差速度对发射性能的影响,从而为两者的选择和优化提供了参考依据。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 自适应设计 有限元法 上升距离 转差速度

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多级同步感应线圈发射器电枢内膛磁场分布特性影响因素分析 被引量：1

4

作者 管少华 关晓存 吴彪 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第3期22-28,共7页

电磁弹在同步感应线圈发射器内发射时需要承受强磁场环境,为探索电磁弹内磁场分布特性,提出元器件布局原则,针对多级同步感应线圈发射器电枢内膛的强磁场分布特性进行了分析,并通过发射器仿真模型对影响电枢内中轴线上磁场分布的影响因... 电磁弹在同步感应线圈发射器内发射时需要承受强磁场环境,为探索电磁弹内磁场分布特性,提出元器件布局原则,针对多级同步感应线圈发射器电枢内膛的强磁场分布特性进行了分析,并通过发射器仿真模型对影响电枢内中轴线上磁场分布的影响因素进行了分析。结果表明:电枢的厚度越大,一定范围内发射性能越好,但其产生的环向涡流也越大,从而会抵消减小电枢内膛中的磁感应强度,厚度的增加会减缓磁感应强度的下降速率;电枢的外径越大,其发射性能越好,其中轴线上磁感应强度越小;电枢材料的导电性能越差,电枢内膛中轴线上的磁感应强度越大,发射性能也越差;电枢头部磁感应强度远小于其尾部的磁感应强度,由此可指导后续电磁弹设计以提高安全性。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 有限元分析 脉冲强磁场 磁感应强度

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基于BA-KELM法的多级同步感应线圈发射器结构优化研究 被引量：1

5

作者 王启鉴 赵文龙 +3 位作者 牛小波 胡元潮 黎鹏 李海涛 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期65-71,共7页

用随机优化算法对多级同步感应线圈炮的结构参数进行优化,场模型和场电路耦合模型均耗时较长。将主流机器学习方法作为新的工具建立多级同步感应线圈炮的非参数模型。基于混合测试设计样本空间,用最小二乘支持向量机(LSSVM)、核极限学习... 用随机优化算法对多级同步感应线圈炮的结构参数进行优化,场模型和场电路耦合模型均耗时较长。将主流机器学习方法作为新的工具建立多级同步感应线圈炮的非参数模型。基于混合测试设计样本空间,用最小二乘支持向量机(LSSVM)、核极限学习机(KELM)和BP神经网络对有限元法获得样本集进行学习;用布谷鸟搜索(CS)算法和蝙蝠算法(BA)实现超参数(C,σ~2)优化,结合仿生鸡群优化(BCSO)确定BP神经网络的权值及阈值;最后,以三级同步感应线圈炮的结构优化为例验证所述方法的实用价值。结果表明:将BA-KELM方法用于多级同步感应线圈炮的非参数建模准确可行,与需大规模迭代计算的参数优化方法相比,具有较高的计算效率,结论可为多级同步感应线圈炮的结构设计与工程应用提供新思路。 展开更多

关键词 多级同步感应线圈炮(MSSICG) 元启发式优化方法 非参数模型 核极限学习机(KELM)

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同步感应线圈发射器弹载存储测试技术研究 被引量：1

6

作者 石敬斌 关晓存 +1 位作者 管少华 吴宝奇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期325-332,共8页

该文提出多级同步感应线圈发射器弹载存储动态测试技术。首先,基于电磁场理论定量分析了同步感应线圈发射器发射过程中存在的强脉冲和高过载环境;其次,设计具有抗电磁干扰且抗高过载能力的弹载存储测试装置,并分析了装置的屏蔽效能和承... 该文提出多级同步感应线圈发射器弹载存储动态测试技术。首先,基于电磁场理论定量分析了同步感应线圈发射器发射过程中存在的强脉冲和高过载环境;其次,设计具有抗电磁干扰且抗高过载能力的弹载存储测试装置,并分析了装置的屏蔽效能和承载能力;最后,研制带弹载存储测试装置的测试弹,并开展了30级同步感应线圈发射器动态发射试验,得到同步感应线圈发射器动态过程中磁感应强度数据和加速度数据,与仿真数据吻合,且误差可控制在4.7%,同时揭示了发射始末测试弹存在“规律碰撞”效应和“周期章动”现象。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 弹载存储测试 磁感应强度 屏蔽效能

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基于正交试验法的同步感应线圈发射器关键设计参数选择 被引量：11

7

作者 张亚东 肖刚 +1 位作者 王青子 李志超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2843-2849,共7页

能量转换效率是限制同步感应线圈发射器(synchronous induction coil launcher,SICL)发展的关键因素。为了提高效率,在线圈发射器设计过程中必须对电源参数、驱动线圈的结构参数,以及电枢触发位置等多个因素进行综合考虑。基于正交试验... 能量转换效率是限制同步感应线圈发射器(synchronous induction coil launcher,SICL)发展的关键因素。为了提高效率,在线圈发射器设计过程中必须对电源参数、驱动线圈的结构参数,以及电枢触发位置等多个因素进行综合考虑。基于正交试验法对同步感应线圈发射器关键设计参数的选择进行研究,采用场路耦合方法对一个3级同步感应线圈发射器的参数设计及能量转换效率进行了分析。计算结果表明,在该设计方法下,导线直径和线圈内径是影响电磁线圈发射器设计的两大关键因素,在发射器设计中应结合实际情况予以重点考虑;线圈匝数和触发位置、以及线圈长度对系统的影响表现并不明显。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 线圈炮 能量转换效率 正交试验法 场路耦合方法

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基于磁场方向变化的同步感应线圈发射器效率提升分析 被引量：7

8

作者 张涛 国伟 +2 位作者 苏子舟 刘勇 范薇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期517-524,共8页

提升同步感应线圈发射器的能量转换效率是电磁发射研究的热点之一。电枢在运动过程中,磁场沿轴向剧烈变化,使得电枢产生了感生电流和动生电流,电枢受力不均匀。在磁场同向的条件下,电枢加速主要集中在驱动线圈电流的上升沿,电枢截面电... 提升同步感应线圈发射器的能量转换效率是电磁发射研究的热点之一。电枢在运动过程中,磁场沿轴向剧烈变化,使得电枢产生了感生电流和动生电流,电枢受力不均匀。在磁场同向的条件下,电枢加速主要集中在驱动线圈电流的上升沿,电枢截面电流分布不均匀。由于驱动线圈电流的减小和电枢的运动,导致磁场迅速减小,影响了系统的发射效率。身管内的磁场变化对于电枢加速具有重要影响,通过改变线圈的电流方向,电枢初速显著提高。电枢加速主要集中在驱动线圈电流的下降沿,电枢截面电流显著增加,有利于增加电磁推力和提高发射效率。实验结果表明,磁场反向后电枢初速和效率得到了显著的提高,该方法为多级线圈发射装置的设计提供了参考。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 磁场方向 电流分布 发射性能

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基于PSO-RNN算法的多级感应线圈炮非参数建模与出口速度预测

9

作者 秦涛涛 季思源 +1 位作者 雷琳 郑占锋 《兵工学报》 北大核心 2025年第7期87-97,共11页

针对多级同步感应线圈发射器建模涉及多物理场耦合、现有优化方法迭代时间长等问题,基于粒子群优化-循环神经网络(Particle Swarm Optimization-Recurrent Neural Network,PSO-RNN)算法建立多级同步感应线圈发射器非参数模型,并进行电... 针对多级同步感应线圈发射器建模涉及多物理场耦合、现有优化方法迭代时间长等问题,基于粒子群优化-循环神经网络(Particle Swarm Optimization-Recurrent Neural Network,PSO-RNN)算法建立多级同步感应线圈发射器非参数模型,并进行电枢出口速度预测。通过正交结合随机实验的方法,获得以线圈匝数、触发时间、触发位置为输入,出口速度为输出的样本集;采用循环神经网络算法对样本集进行训练并建立非参数模型;通过粒子群优化算法进一步优化RNN神经网络参数,提高非参数模型的预测性能;采用建立的模型预测出口速度并与实验结果对比。结果表明:所建立非参数模型的均方预测误差、平均绝对百分比误差、均方根误差分别为0.0028、0.036、2.18,且经过PSO优化后模型的3项评价指标分别降低39%、38%、46%,提高了预测性能;PSO-RNN非参数模型的一致性较好且预测的平均值与实验测得的出口速度相差1.2 m/s,误差百分比为1.8%,小于标准值5%。将PSO-RNN算法用于同步感应线圈发射器的非参数建模可行且对出口速度的预测较为准确,可为多级同步感应线圈发射器的工程设计提供新思路。 展开更多

关键词 多级同步感应线圈炮 非参数模型 循环神经网络 粒子群优化 出口速度预测

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三级同步感应线圈发射器的速度抖动

10

作者 孟昭福 王亚民 +1 位作者 陈学慧 王旻 《兵工自动化》 2013年第11期8-11,30,共5页

同步感应线圈发射器是电磁发射器领域的重要分支,多级同步感应线圈发射器通过对各级驱动线圈的有序放电来推动电枢向前运动。介绍三级同步感应线圈发射器的工作原理,对速度抖动进行理论分析,在对一个给定参数的三级同步感应线圈发射器... 同步感应线圈发射器是电磁发射器领域的重要分支,多级同步感应线圈发射器通过对各级驱动线圈的有序放电来推动电枢向前运动。介绍三级同步感应线圈发射器的工作原理,对速度抖动进行理论分析,在对一个给定参数的三级同步感应线圈发射器进行电磁场仿真计算的基础上,通过不同触发时间的模拟,得到了速度抖动的影响规律。分析结果表明:毫秒级以下的抖动对三级电磁线圈发射器的速度不会造成显著影响,可适当降低对高压开关等器件的响应时间要求。 展开更多

关键词 三级同步感应线圈发射器 延时控制 抖动 驱动线圈 电枢

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一种组合式同步感应线圈发射器研究

11

作者 荣先金 蔡文嘉 +2 位作者 李帆 魏伟 刘莉 《电测与仪表》 北大核心 2023年第10期188-193,共6页

同步感应线圈发射器是一类利用电磁能推进电枢的发射器。普通三级线圈发射器在加速电枢过程中形成的推力不够平滑稳定,且随着速度与推力的增大,驱动线圈易于损坏。文章提出了一种两段三级组合式同步感应线圈发射器设计方案,进而采用有... 同步感应线圈发射器是一类利用电磁能推进电枢的发射器。普通三级线圈发射器在加速电枢过程中形成的推力不够平滑稳定,且随着速度与推力的增大,驱动线圈易于损坏。文章提出了一种两段三级组合式同步感应线圈发射器设计方案,进而采用有限元仿真软件进行了场路耦合计算,对普通三级线圈同步感应发射器和新设计的发射器的电枢所受电磁力、电枢速度变化等特性的波形进行了比较。结果表明,两段三级组合式同步感应线圈发射器对电枢能产生更大的推力,且推力和加速度变化特性的波形更为平滑稳定;而且其两段三级组合式设计,能够分散线圈的径向受力,从而使驱动线圈不易损坏。物理试验结果验证了仿真计算结果的可信性。 展开更多

关键词 多级同步感应线圈发射器 场路耦合 平滑推力 电枢 有限元仿真

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同步感应线圈发射器多物理场直接耦合分析 被引量：2

12

作者 石敬斌 关晓存 +1 位作者 管少华 吴彪 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期29-35,共7页

为了优化电枢结构性能,基于装备应用需求开展了多级同步感应线圈发射器电磁-结构-温度多物理场直接耦合分析研究。首先,基于电磁场理论推导了同步感应线圈发射器多物理场耦合方程和有限元-边界元方法求解过程;然后,利用LS-DYNA软件进行... 为了优化电枢结构性能,基于装备应用需求开展了多级同步感应线圈发射器电磁-结构-温度多物理场直接耦合分析研究。首先,基于电磁场理论推导了同步感应线圈发射器多物理场耦合方程和有限元-边界元方法求解过程;然后,利用LS-DYNA软件进行了三级同步感应线圈发射器多物理场直接耦合分析,并完成了套筒电枢发射分析;最后,得到了同步感应线圈发射器发射过程中电磁力、应力和温度随发射时间和空间结构变化规律,即电磁力、应力和温度集中在电枢尾部区域,且随发射时间逐步向前端和向内层扩散,在电枢前端内层区域,电磁力占比小于0.1%,故在兼顾发射性能和结构性能的前提下,电枢头部厚度可明显减小。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 多物理场耦合 LS-DYNA 应力 温度

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同步感应线圈发射器极性反转的影响

13

作者 张宗超 姜吉顺 +1 位作者 徐义涛 焦提操 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第12期11-15,共5页

采用逐级调试方式及自适应设计方式搭建了6级同步感应线圈炮的路模型,基于有限元软件的瞬态场路耦合模型验证了路模型的有效性。对于6级发射器,保持触发时序不变而将后3级线圈的极性反转时电枢将承受较大的制动力且电枢温升陡增,并最终... 采用逐级调试方式及自适应设计方式搭建了6级同步感应线圈炮的路模型,基于有限元软件的瞬态场路耦合模型验证了路模型的有效性。对于6级发射器,保持触发时序不变而将后3级线圈的极性反转时电枢将承受较大的制动力且电枢温升陡增,并最终导致速度下降明显,通过分析驱动线圈及电流丝电流的变化规律,探讨了产生显著制动力的原因并据此提出了延迟触发极性反转线圈的方法。仿真结果表明,采用极性反转并延迟触发能够有效提升能量转换效率。 展开更多

关键词 同步感应线圈发射器 极性反转 自适应 能量转换效率

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多级同步感应线圈炮的动态特性仿真 被引量：19

14

作者 李三群 张朝伟 +1 位作者 邓启斌 曹延杰 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3065-3070,共6页

电磁发射过程中,动态特性源于电磁场变化、温度场变化以及应力变化等,它们同电枢的触发位置、初速度、结构等参数密切相关。为提高多级同步感应线圈炮的性能,基于Maxwell 2D仿真环境,建立了同步感应线圈炮的二维有限元模型,对影响其性... 电磁发射过程中,动态特性源于电磁场变化、温度场变化以及应力变化等,它们同电枢的触发位置、初速度、结构等参数密切相关。为提高多级同步感应线圈炮的性能,基于Maxwell 2D仿真环境,建立了同步感应线圈炮的二维有限元模型,对影响其性能的触发位置、初速度,特别是它们之间的配合问题进行了极为重要的动态仿真分析。仿真及分析结果表明:对于多级同步感应线圈炮,初速度不同,电枢有不同的最佳触发位置,它们之间的有效配合对提高多级同步感应线圈炮的性能有重要影响;而多级同步感应线圈炮级数有限制,并非越多越好。 展开更多

关键词 多级同步感应线圈炮 电枢 触发位置 初速度 动态 仿真 效率

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同步感应线圈炮实验与仿真研究 被引量：3

15

作者 周长军 张涛 +2 位作者 国伟 樵军谋 范薇 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期185-188,共4页

为了验证多级同步感应线圈炮的发射能力,测试仿真结果的准确性,设计了小规模的4级同步感应线圈发射系统。该系统由发射器、脉冲功率电源、测控系统和弹丸组成。四级单线圈组件串联排列形成发射器身管,每级线圈由单独的脉冲功率电源供电... 为了验证多级同步感应线圈炮的发射能力,测试仿真结果的准确性,设计了小规模的4级同步感应线圈发射系统。该系统由发射器、脉冲功率电源、测控系统和弹丸组成。四级单线圈组件串联排列形成发射器身管,每级线圈由单独的脉冲功率电源供电,时序放电产生的磁场加速弹丸。测试系统测量弹丸的位置,精确控制电源的顺序导通放电。对两种形式的弹丸进行了发射试验,利用该发射系统将650g的圆筒型弹丸加速到125 m/s,效率为6%,将1kg的圆筒型弹丸加速到92m/s,效率为5%。试验结果证明了该发射系统的发射能力,验证了模型的准确性和可行性,为下一步大规模多级发射器的设计提供了工程基础。 展开更多

关键词 电气工程 同步感应线圈炮 发射器 有限元仿真

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基于光电传感和轨迹观测的多级感应线圈炮触发控制研究 被引量：1

16

作者 郭灯华 史铎林 +2 位作者 关晓存 管少华 吴彪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期59-65,78,共8页

多级同步感应线圈炮的定子线圈和电枢之间耦合量随二者相对位置变化,使得控制线圈炮达到大能级和高速度输出有很大挑战。本文设计了一种30级同步感应线圈发射检测控制系统,并发射过程中定位、测速进行了分析、仿真与试验验证。该装置在... 多级同步感应线圈炮的定子线圈和电枢之间耦合量随二者相对位置变化,使得控制线圈炮达到大能级和高速度输出有很大挑战。本文设计了一种30级同步感应线圈发射检测控制系统,并发射过程中定位、测速进行了分析、仿真与试验验证。该装置在发射体布置黑白条纹,线圈级间布置光电传感器。光电传感器探测条纹输出位置正交编码,可以转换成发射体位置。构建Luenberger观测器观测出发射体速度,构建一种观测器频率分析方法,得到267 Hz的观测频率最适合当前系统。通过30级线圈发射试验对本文研究进行了检验,发射末速度达到了210 m/s,整个装置效率达到34.7%。这表明本文提出的光电传感器和轨迹观测方法可以有效用于多级线圈炮的触发控制,能够满足高速高加速应用场景。 展开更多

关键词 多级同步感应 线圈炮 光电传感 位置检测 轨迹观测 触发控制

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电磁催泪风暴系统研究 被引量：1

17

作者 翟晓军 刘仔明 鲁月 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2014年第1期164-166,171,共4页

电磁催泪风暴系统指利用多级感应线圈发射器发射多枚催泪弹以及动能弹等的一种新技术,在未来军事领域中具有十分广阔的应用前景。电磁催泪风暴具有射速高,打击距离远,覆盖面广,安全性高等特点。结合电磁发射原理对电磁风暴系统的结构和... 电磁催泪风暴系统指利用多级感应线圈发射器发射多枚催泪弹以及动能弹等的一种新技术,在未来军事领域中具有十分广阔的应用前景。电磁催泪风暴具有射速高,打击距离远,覆盖面广,安全性高等特点。结合电磁发射原理对电磁风暴系统的结构和功能以及技术难点作了详细的阐述。通过原理分析验证了电磁催泪风暴的可行性,并与金属风暴和当前武警部队常用的多管防暴发射器作了对比分析。 展开更多

关键词 电磁发射 多级感应线圈发射器 催泪弹

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