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高速电磁能推进装置枢轨接触特性分析及实验研究
1
作者 祝丽花 刘平 +3 位作者 谷雨茜 郝建英 田子豪 杨庆新 《西安交通大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期28-36,共9页
为准确分析高速增强型电磁能推进装置枢轨接触特性,提出了一种数值计算与实验测量相结合的方法,对推进装置枢轨接触特性进行动态分析。首先,建立接触电阻与膛口电压、轨道电流、磁场等物理量之间的数学模型,并设计实验对膛口电压、轨道... 为准确分析高速增强型电磁能推进装置枢轨接触特性,提出了一种数值计算与实验测量相结合的方法,对推进装置枢轨接触特性进行动态分析。首先,建立接触电阻与膛口电压、轨道电流、磁场等物理量之间的数学模型,并设计实验对膛口电压、轨道电流、电枢速度以及空间磁场等装置参数进行测量;其次,通过膛口电压与轨道电流等实验测量数据和有限元数值计算结果,对增强型电磁能推进装置枢轨接触电阻进行计算;进一步根据接触电阻计算结果与电枢速度特性曲线,对不同阶段下推进装置枢轨接触特性进行分析;最后,将服役后的导轨进行拆解和形貌扫描,通过样貌图侧面验证了不同阶段接触特性分析的可靠性。研究结果表明:初始阶段枢轨接触电阻最大可达8.5 mΩ,且轨道在此阶段损伤较为严重;在加速至中高速阶段,接触电阻基本平稳在0.78 mΩ左右,枢轨接触状态较为稳定;在高速运动至出口阶段,接触电阻波动幅度较大,电接触稳定性差。研究内容可为轨道磨损以及提高系统性能等提供基础数据和新的可靠参考。 展开更多
关键词 电磁能推进装置 高速状态 接触电阻 轨道形貌 枢轨接触
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枢轨接触面形貌对电枢起动特性的影响 被引量：2
2
作者 车英东 赵伟康 +4 位作者 王志增 田文 孔佑军 袁伟群 严萍 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期108-112,共5页
在脉冲大电流直线驱动装置中,电枢和轨道的接触状态会改变电枢起动特性,而电枢起动过程将直接影响整个发射系统的效率和寿命,因此有必要对电枢起始阶段的滑动接触状态进行研究。搭建发射实验平台,通过高速相机观察电枢起动状态,并结合... 在脉冲大电流直线驱动装置中,电枢和轨道的接触状态会改变电枢起动特性,而电枢起动过程将直接影响整个发射系统的效率和寿命,因此有必要对电枢起始阶段的滑动接触状态进行研究。搭建发射实验平台,通过高速相机观察电枢起动状态,并结合有限元软件ANSYS,对电枢的预紧力、初始接触状态以及电磁压力、电流密度进行仿真分析,研究电枢表面形貌对电枢起动的影响。结论表明:开槽电枢增加了电枢本身的柔顺性,使得预紧力增大,同时由于电流趋肤效应使得电流密度分布更加均匀,从而电磁压力增大,电枢起动变慢,接触电阻变小。实验和仿真结果对于改善电枢起动过程的接触状态,减轻烧蚀具有重要意义。 展开更多
关键词 枢轨接触状态 电枢起动 电枢表面形貌 高速相机 有限元仿真
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炮膛间距对枢轨初始接触状态的影响分析
3
作者 曹斌 裴朋超 +2 位作者 张昕楠 曹永杰 葛霞 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2024年第3期1-5,共5页
电磁轨道炮炮膛间距直接影响到发射过程中枢轨滑动电接触状态,尤其是起始段炮膛间距变化对电枢烧蚀具有较大影响,将炮膛等效成呈一定角度张开的两条直线,利用角平分线相关特性开展炮膛间距测量,根据炮膛间距实测数据,结合工程实际分析... 电磁轨道炮炮膛间距直接影响到发射过程中枢轨滑动电接触状态,尤其是起始段炮膛间距变化对电枢烧蚀具有较大影响,将炮膛等效成呈一定角度张开的两条直线,利用角平分线相关特性开展炮膛间距测量,根据炮膛间距实测数据,结合工程实际分析起始段炮膛变化形态并建立对应形态下的枢轨初始接触模型,分析了炮膛装配精度对枢轨初始接触性能的影响,分析结果表明起始段炮膛间距是造成电枢静态受力不均、枢轨接触面积及接触力非对称分布的主要原因,通过不同炮膛变化形态的静态接触试验,进一步验证了理论分析结果。通过分析炮膛间距对枢轨初始接触的影响作用,为枢轨匹配性设计提供理论依据。 展开更多
关键词 轨道炮 滑动电接触 炮膛间距 枢轨初始接触
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考虑电枢与导轨实际接触状态的电磁轨道炮膛内磁场分析 被引量：7
4
作者 殷强 张合 +1 位作者 李豪杰 杨宇鑫 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期464-472,共9页
针对电枢与导轨(简称枢轨)实际接触条件下电磁轨道炮膛内磁场研究缺乏的问题,从小口径C型电枢轨道炮出发,根据静止状态下枢轨实际接触产生的电枢电流密度分布,利用数值计算和有限元仿真对电枢前端中轴线上各考察点磁通密度进行分析,结... 针对电枢与导轨(简称枢轨)实际接触条件下电磁轨道炮膛内磁场研究缺乏的问题,从小口径C型电枢轨道炮出发,根据静止状态下枢轨实际接触产生的电枢电流密度分布,利用数值计算和有限元仿真对电枢前端中轴线上各考察点磁通密度进行分析,结果与试验值基本吻合。在此基础上,利用模化方法,对电枢运动条件下轨道炮膛内磁场分布特性进行了分析,结果表明:在满足一定相似关系的基础上,可以实现不同口径轨道炮电枢速度和膛内磁场的近似模化;各考察点峰值磁通密度随着与电枢距离的增加而迅速衰减,距离电枢曲率圆心2倍口径考察点的磁通密度仅为1倍口径点的27. 4%左右;研究结果有助于智能弹药的电磁屏蔽设计。 展开更多
关键词 电磁轨道炮 枢轨接触 磁通密度 模化方法
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C形一体电枢的结构设计及接触压力分析 被引量：7
5
作者 范薇 苏子舟 +3 位作者 范天峰 张涛 张洪海 刘勇 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1969-1976,共8页
轨道起始段良好的电接触性能是确保轨道炮正常发射的必要条件。为增强起始段枢轨电接触性能,从枢轨接触面和接触压力两方面对C形一体电枢结构进行优化设计。利用高频涡流仿真方法计算分析接触面对电枢电磁特性的影响,获得电枢电流密度... 轨道起始段良好的电接触性能是确保轨道炮正常发射的必要条件。为增强起始段枢轨电接触性能,从枢轨接触面和接触压力两方面对C形一体电枢结构进行优化设计。利用高频涡流仿真方法计算分析接触面对电枢电磁特性的影响,获得电枢电流密度以及电磁受力曲线,通过对比分析获得最优枢轨接触面大小与位置。为避免电枢在起始运动中出现接触失效问题,对传统接触压力设计方法“安克法则(1g/1A)”进行修正优化,形成“安克法则”瞬态应用方法,有效地模拟接触压力瞬态变化特性。应用该方法计算不同接触面的枢轨接触压力,获得的接触压力曲线均在某临界直线如“1g/1A”曲线之上,结果表明枢轨接触良好。基于“安克法则”瞬态应用方法设计的电枢在最优接触面下进行5发试验,实现了较好的起始段电接触性能。以上结论可供未来电枢设计时参考。 展开更多
关键词 电磁轨道炮 C形电枢 枢轨接触面 电枢结构 接触压力 数值计算 发射试验
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电磁轨道发射装置材料损伤抑制方法研究现状 被引量：1
6
作者 蔡博林 冯刚 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期122-130,共9页
电磁轨道发射是利用洛伦兹力在数毫秒内将电枢和负载加速到超高速的发射技术。电枢通过紧固式或填塞式装填在轨道内,在大电流强磁场环境下进行超高速滑动,不可避免伴随有轨道刨削、轨道沟槽、电枢融化和电枢转捩损伤发生。电磁轨道发射... 电磁轨道发射是利用洛伦兹力在数毫秒内将电枢和负载加速到超高速的发射技术。电枢通过紧固式或填塞式装填在轨道内,在大电流强磁场环境下进行超高速滑动,不可避免伴随有轨道刨削、轨道沟槽、电枢融化和电枢转捩损伤发生。电磁轨道发射器的损伤问题是限制其工程化的关键,针对电枢轨道材料损伤抑制问题,总结国内外电磁轨道损伤机理研究现状,分析电枢轨道4类表面材料损伤成因。针对损伤机理介绍了改进电枢轨道结构、使用新型材料及整流驱动电流3种抑制损伤方案。最后介绍了一种具有高导电性、高导热性、高沸点和低熔点特性的镓基液态金属,讨论了用该金属制备电枢涂层抑制电枢轨道间机械磨损,减轻熔蚀损伤并推迟转捩发生的可行性,并对电磁轨道发射装置损伤抑制研究进行了展望。 展开更多
关键词 电磁发射 枢轨接触 轨道损伤 电枢损伤 镓基液态金属
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电磁轨道发射装置轨道表面损伤研究现状 被引量：4
7
作者 张嘉炜 鲁军勇 +2 位作者 谭赛 李白 张永胜 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1908-1919,共12页
电磁轨道发射装置中,轨道与电枢是将电能转化为动能的核心部件,轨道与电枢之间具有大电流、强磁场、高相对速度、高温度、高压力等特征,从而不可避免地造成材料损失。总结近数十年来国内外电磁轨道发射装置中有关轨道表面损伤的研究情... 电磁轨道发射装置中,轨道与电枢是将电能转化为动能的核心部件,轨道与电枢之间具有大电流、强磁场、高相对速度、高温度、高压力等特征,从而不可避免地造成材料损失。总结近数十年来国内外电磁轨道发射装置中有关轨道表面损伤的研究情况。轨道表面损伤主要分为4种模式:沟槽、刨削、转捩烧蚀、熔蚀摩擦磨损,它们出现在不同的特征位置,具有不同的特征形状,在轨道表面造成不同程度的损伤。国内外科学家提出相应的理论与仿真模型解释其现象,并进行试验验证结果。基于仿真或试验结果改进结构、材料及驱动电流波形等,以避免或减轻轨道表面的损伤。电磁轨道发射装置内各物理量深度耦合、工况极端、测量手段有限、难以稳定重复发射,导致针对熔蚀摩擦的微量磨损没有较完善的研究报告。需要优化测量手段、建模方法,进而更深入研究损伤机理,建立完善的降损决策方法,并掌握轨道损伤演变的规律。 展开更多
关键词 电磁轨道发射装置 电磁发射 材料损伤 枢轨接触
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基于VMD-OptShrink的增强型电磁轨道炮炮口电压噪声压制及应用
8
作者 闫杰 李菊香 +2 位作者 陈毅 王毅 叶蔚生 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期166-172,共7页
利用电磁轨道炮炮口电压测量信号可以计算出发射过程中滑动电枢与铜轨道表面的接触电阻以分析接触特性。由于发射器增强轨道的特殊结构会产生幅值很大的反向感应电动势,且存在脉冲形成网络的放电时序问题,导致检测到的炮口电压波形会受... 利用电磁轨道炮炮口电压测量信号可以计算出发射过程中滑动电枢与铜轨道表面的接触电阻以分析接触特性。由于发射器增强轨道的特殊结构会产生幅值很大的反向感应电动势,且存在脉冲形成网络的放电时序问题,导致检测到的炮口电压波形会受到系统噪声的干扰,难以准确计算出接触电阻。针对此问题,提出一种基于VMD-OptShrink的炮口电压系统噪声压制方法去除炮口电压中的锯齿状噪声,该方法首先利用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)可实现依据频率特性进行信号时域分解的特点,对炮口电压信号进行时频域的模态分解,然后在时频分解域内利用OptShrink对分解信号进行低秩成分提取,得到去噪后的炮口电压,最终解算出接触电阻用于分析轨道炮枢轨接触特性。试验结果表明,该方法可以很好地压制炮口电压系统噪声,计算出的枢轨接触电阻波形光滑,有利于分析枢轨接触特性;枢轨接触电阻在发射初期变化剧烈,迅速降低,之后呈现缓慢波动上升的特点,直至电枢滑动出炮口接触电阻骤增。该分析方法对工程中电磁轨道炮发射状态监测提供了一种新的可靠参考。 展开更多
关键词 增强型电磁轨道炮 炮口电压 枢轨接触电阻 变分模态分解
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串联并列轨道炮特征参数对电密分布的影响 被引量：1
9
作者 邢彦昌 吕庆敖 +2 位作者 雷彬 向红军 杜传通 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2018年第2期38-43,共6页
串联并列轨道炮可以增大轨道发射器的电感梯度,提高发射推力,但对其枢/轨接触界面状态方面的分析还有待进一步加强。为此,通过对相同结构尺寸电枢在不同截面高度的矩形轨道、不同枢/轨材料配合下电流密度仿真分析,得到枢/轨界面电流分... 串联并列轨道炮可以增大轨道发射器的电感梯度,提高发射推力,但对其枢/轨接触界面状态方面的分析还有待进一步加强。为此,通过对相同结构尺寸电枢在不同截面高度的矩形轨道、不同枢/轨材料配合下电流密度仿真分析,得到枢/轨界面电流分布随轨道高度和材料不同的变化规律。结果表明:枢/轨接触界面电流密度分布不均,且在接触界面头部聚集;随着轨道高度的增大,枢/轨界面的电流密度峰值呈先减小再增大的趋势;不同枢/轨材料配合对枢/轨接触界面电流分布有明显的影响,轨道材料电阻率相对越高,枢/轨界面电流密度聚集程度越轻。分析结果对大质量弹丸低速发射试验具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 串联并列轨道炮 枢/轨接触界面 电流密度 邻近效应 趋肤效应 涡流
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