电磁发射用直线电机及其控制技术综述

电磁发射用直线电机是电磁发射系统的核心执行机构,为电磁发射提供驱动磁场和加速通道。近十年来,电磁发射用直线电机及其控制技术日趋成为直线电机领域较为热点的研究方向。该文归纳了电磁发射用直线电机的特点和关键技术,综述了电磁发射用直线电机及其控制技术的研究现状,探讨了电磁发射用直线电机的发展趋势和应用前景,旨在为电磁发射用直线电机的后续研究提供方向引导。

基于销盘载流摩擦平台的电磁发射轨道表面防护

为避免电磁发射轨道表面转捩烧蚀损伤,对轨道表面防护工作进行了研究。首先,采用实验室自研的销盘试验机开展了极端工况载流摩擦实验;然后,利用COMSOL软件分析了实验过程瞬态温度场的特征;最后,考虑在盘试样表面采用耐高温的钼涂层,仿真对比了处理前后的温度场分布情况。研究表明:因失接触产生的高能电弧是影响滑动电接触瞬态温度场的主要因素之一,会对无处理的盘试样表面造成可达20μm深的烧蚀坑;进行钼涂层处理后的表面温度更高,处理前后的表面温差最高可达数百摄氏度,主要因为钼的热导率较低;在轨道表面处理选材时,要统筹考虑耐高温性能和导热性能。该研究成果对于延长轨道使用寿命具有重要意义。

基于Fluent二次开发的电磁轨道发射运动磁场仿真

针对电磁轨道发射运动电磁场与传统运动电磁场存在的差异性,系统推导其运动电磁场的控制方程、边界条件,建立电磁轨道发射运动电磁场的数值计算模型,创新性地提出采用Fluent UDS二次开发进行数值计算的方法,仿真得到速度趋肤效应对电磁轨道发射弹丸内部磁场的影响。仿真结果表明:相比不考虑速度趋肤效应的情况下,在速度趋肤效应的影响下,弹丸中轴线最大磁感应强度由5.6T降到5.2T,且磁感应强度的峰值时刻由放电电流平流段结束时刻提前到平流段的起始时刻。研究方法可对电磁轨道发射膛内多物理场耦合模型的建立提供基础,研究结论可为电磁发射弹丸发射磁场模拟平台的搭建提供设计输入。

电磁发射超高速弹丸转速闭锁分析

针对电磁轨道发射超高速弹丸由于出口扰动、气动不对称等因素引起的转速闭锁现象,从转速闭锁原理、转速闭锁建模、转速闭锁边界分析等方面开展研究,并结合试验数据对转速闭锁模型进行了验证。仿真和试验结果表明:该文建立的转速闭锁模型能够揭示电磁发射超高速弹丸的转速闭锁特性,仿真与试验结果吻合;弹丸初始扰动角速度越大,越不容易产生转速闭锁;存在一个与弹丸俯仰和偏航运动频率相对应的值,当不对称滚转舵控角度越接近这个值时,越容易发生转速闭锁。该文的仿真与分析结果为电磁轨道发射超高速弹丸的转速闭锁设计与控制奠定了理论基础。

川西南马边—雷波地区早寒武世磷块岩沉积环境分析

川西南马边—雷波地区是我国重要的磷矿能源资源基地,下寒武统麦地坪组是主要赋矿层位,含磷岩系麦地坪组沿扬子地台西缘呈北东—南西向延伸数百公里(陈天伦等,1990)(1)。研究表明,梅树村期海相沉积型磷块岩的形成与沉积环境密切相关,最有利于磷块岩沉积成矿的特定古地理环境是古陆边缘、古海岛、水下台地(高地)或水下隆起周围的浅水区域(韩豫川等,2012)。

西藏加查堆花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学及地质意义

这是一篇地球科学领域的论文。冈底斯带岩浆岩是青藏高原基础地质研究中的热门问题。现已有的研究主要集中在中新生代,本文对早古生代代表岩体加查堆似斑状黑云母二长花岗闪长岩利用LA-ICPMS锆石U-Pb测年方法,结合岩石地球化学特征及各类图解法对加查堆花岗岩物源及区域构造属性进行分析,经研究表明岩石具有富铝(SiO_(2)平均含量68.89%)、高碱(Na_(2)O+K_(2)O平均含量6.26%)、富钾(K_(2)O/Na_(2)O=1.03)、低TiO_(2)(平均为0.50%)和准铝质(铝饱和指数A/CNK=0.933~1.033,平均0.991)的高钾钙碱性岩系特点。稀土元素表现Eu处呈负异常明显,为Eu亏损型,Ce具弱负异常;微量元素显示大离子亲石元素Rb、Th、Nd、La、K富集;高场强元素Nb、Ba、U、Ta、Ce、Sm、Ti亏损特征;反映了岩浆来源壳幔混合型,并有俯冲洋壳熔融存在。锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄为345.3±1.8 Ma,其形成时代为早石炭世。投点均落入I型花岗岩区,图解显示其形成于大陆岛弧环境,岩石经历了从板块碰撞前→同碰撞造山过程,显示了岩浆演化过程较长;火山岩组合及其地球化学特征标志着岛弧产生(初始岛弧)→发展(早期岛弧)→成熟(成熟岛弧)的演变过程。

脱壳弹弹托分离的双目视觉测量

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实现对标记点的识别和跟踪。结合双目空间标定参数解算出标记点的空间位置,进而获得弹托相对弹体的分离角度,同时采用实验验证了上述测量方法的精度,其精度达到2%。以实验室进行的初速度1550 m/s和1750 m/s的脱壳弹射击试验为例,测量并分析了不同初速度下的弹托分离轨迹。结果表明:脱壳弹分离初速度越快,弹托分离轨迹越靠近弹体。

高速滑动电接触电枢表面动态磨损过程研究

电枢是电磁发射装置的关键部件,其表面磨损是引起发射过程中转捩的原因之一,同时磨损也会严重削弱电枢本体的力学性能,影响发射安全性,因此有必要对高速滑动电接触电枢表面的动态磨损过程进行深入分析。首先,分析电枢表面产生磨损的机理,厘清相关耦合因素;其次,考虑表面磨损量变化、温度升高及电枢尾翼向外扩张过程中反向受力的影响,建立电枢尾翼磨损量的理论计算模型,研究其磨损规律;最后,考虑电磁场-温度场-应力场-磨损等耦合因素建立三维有限元计算模型,对电枢尾翼磨损量进行更为准确的分析。结果表明:①电枢表面磨损量是在电因素及力因素的共同作用下产生的;②考虑了表面磨损量变化、温度及电枢尾翼向外扩张过程中反向受力等因素影响后,分析得到电枢表面磨损量较不考虑时小19.5%,但考虑后与实测值更为接近,证明了分析过程中上述影响因素不可忽略;③相比理论分析模型中对电枢尾翼法向力分量及反向受力的近似计算方法,有限元模型更为精确,其计算得到电枢尾翼磨损量与实测值也更为接近,验证了所建立模型的准确性。该文所建立模型及分析结果对于后续优化电枢结构、提高枢轨接触性能及保证发射安全性具有重要意义。

高倍率脉冲放电锂电池的寿命老化特性

电磁发射用锂电池的老化行为不仅关系着能源系统的经济成本和动力性能,更会直接影响武器系统的作战能力和装备寿命。此外,电池的超寿命滥用还会引发热失控和起火危害。因此,有必要对高倍率脉冲放电锂电池的寿命老化特性开展定性和定量的研究。首先,综述了电池老化机理及研究现状;然后,搭建了高倍率锂电池(组)测试平台开展了循环寿命实验,并从容量、电气参数和电池阻抗三个方面分析了电池的寿命老化特性。研究结论对进行锂电池的健康状态估计和剩余寿命预测有一定的参考意义。

川南马边黄家坪磷矿下寒武统麦地坪组沉积相特征及磷成矿模式研究

川南马边地区下寒武统麦地坪组是昆阳式磷矿的重要赋矿层位,磷矿的分布受沉积古环境控制。以马边黄家坪地区麦地坪组含磷地层野外剖面实测及钻孔岩芯观察为基础,对麦地坪组沉积相特征、磷块岩特征、磷矿成因模式进行了详细研究。研究表明:黄家坪地区麦地坪组发育碳酸盐岩潮坪相沉积,可识别出潮上坪、潮间坪和潮下坪3个亚相共计6种微相类型:潮上坪包括潮上滩和潮上云坪微相;潮间坪包括潮汐水道、潮间滩、潮间灰坪;潮下坪则仅发育低能潮下坪,垂向上表现出海退-海侵的沉积演化序列。据此建立了麦地坪组海湾潮坪相沉积模式。磷块岩的富集严格受沉积相带控制,潮间坪内高能水动力的潮间滩和潮汐水道是最有利于磷块岩形成的微相环境,砂砾屑磷块岩是马边地区发育较为广泛的磷块岩类型。磷矿床的成矿模式为上升洋流将富磷海水带入到海湾潮坪环境内,受生物-化学作用使磷以胶体-化学的形式发生凝聚富集,形成半固结—弱固结的磷酸盐沉积物,后遭受水流的冲刷、破碎、搬运、簸选再次发生沉淀,经压实、固结即形成高品位的磷块岩。

瞬态条件下电磁轨道发射装置绝缘体热损伤分析

电磁轨道发射装置绝缘体在瞬态发射条件下易出现热损伤而影响其支撑强度和绝缘性能。为分析电枢膛内运动以及炮口电弧回流两个阶段绝缘体的热损伤情况,该文建立了三维瞬态电-磁-热耦合模型以及考虑G10绝缘体细观结构的流-固-热耦合模型。结果显示:电枢膛内运动阶段,绝缘体最高温度始终出现在电枢起始位置附近,接近最高允许工作温度;炮口电弧回流阶段,回流电弧对绝缘体纱线的影响很小,仅口部1.3 mm范围内的纱线形成“倒角”状热损伤,但对绝缘体内表面电弧流经区域的树脂造成了大范围热分解,树脂的热分解损伤占主导地位,并得到了试验验证。导轨冷却系统设计可以避免绝缘体支撑强度下降,采用炮口消弧装置以及提高树脂的抗热侵蚀能力有助于避免绝缘失效。

川南马边黄家坪地区下寒武统麦地坪组磷块岩稀土元素地球化学特征及成因机制

早寒武世梅树村期,上扬子地台发生了大规模的成磷事件,磷块岩作为这一事件的产物,其沉积环境与成因机制尚不明确。为更好理解磷酸盐富集的沉积环境和形成机理,本文对马边黄家坪地区下寒武统麦地坪组磷块岩地球化学特征进行了研究。研究表明,磷块岩样品ΣREE与P_(2)O_(5)具明显正相关,(La/Yb)_(N)和(La/Sm)_(N)分别为0.98~1.61和0.93~1.39,均指示了REE的富集受早期成岩吸附作用影响,磷块岩较好地保留了稀土元素原始分馏特征;具有明显的Ce负异常(Ce/Ce^(*)均值为0.44),且磷块岩内未见草莓状黄铁矿,指示其沉积于氧化/次氧化水体;Y/Ho值(均值为65)与现代含氧海水Y/Ho值一致,表明磷酸盐来源于原始氧化海水;且Eu具弱负异常(Eu/Eu^(*)平均值0.9),指示磷块岩形成未受热水活动影响;稀土元素配分模式呈“帽子型”,指示磷块岩形成受水岩沉积界面Fe-氧化还原泵作用控制。综合上述发现,并结合早寒武世海洋存在高度分层的氧化还原结构及广泛发育上升流,磷块岩是通过铁氢氧化物氧化还原过程中释放的磷酸盐进入浅水区,并在浅埋藏过程,受生物降解作用和铁氢氧化物还原释放形成磷酸盐富集,磷酸盐和Ca^(2+)结合形成磷灰石富集的过程。

电磁轨道发射装置轨道表面损伤研究现状

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。

电磁轨道发射装置绝缘体绝缘性能的实验研究

电磁轨道发射装置绝缘体在发射试验后易出现绝缘性能劣化而影响发射装置寿命。为研究不同劣化因素对绝缘性能的影响规律,将影响绝缘性能的因素解耦成6个独立状态,并对这6种典型的绝缘劣化形貌的形成和危害进行了讨论,设计了绝缘性能实验。不同试样的表面电阻率测量结果表明:积铝和液膜对绝缘劣化的影响最大,杂质和接缝处积铝其次,烧蚀碳化和膛内高温的影响最小;不同试样的直流沿面闪络电压高于交流沿面闪络电压,但二者变化趋势相似,均可以反映材料的绝缘性能;试样的耐受电压能力与其表面电阻率关系密切,积铝和液膜导通了试样表面,杂质和接缝处积铝试样的耐受电压能力较差,约为烧蚀碳化试样的1/2、加热试样的1/4。

风力发电并联网络的继电保护定值问题与校正技术分析

阐述风力发电并联网络的继电保护定值问题与校正技术的特点,探讨结合选择电网的运行方式,以及相间距离原则,实现继电保护定值校准方法,并完成风能并网运行方式的维护。

基于分布式零序电流的单相接地故障分析

阐述采用接地线路分布式零序电流参数模型,探讨海上风电场集电线路单相接地故障定位方法,根据集电线路多时刻、多测点电流数据,建立集电线路故障定位函数矩阵,实现单相接地故障精准定位。

光固化防腐包覆材料在海上风电装备上适用性研究

海上风电钢管桩的腐蚀失效问题凸显,对海上风电的安全运行构成了严重的危害。为此,研究了光固化防腐包覆材料在热带海洋大气环境中的适用性。首先,对光固化复合材料进行弯曲和拉伸性能试验;然后,对光固化片材分别进行盐雾试验和抗酸碱试验。结果表明:光固化材料的力学性能和抗中性盐雾性能优异,其抗中性盐雾性能与安盾护甲相当;在H_(2)SO_(4)、NaOH溶液中,光固化材料的增重率小于1.2%,硬度变化率小于8%,弯曲强度保留率超过92%,光固化材料具有非常优异的抗酸碱性能。光固化材料满足海上风电装备防腐材料的需求。

电磁发射用多级混合储能充电策略优化

时序串联充电策略用多组蓄电池并联来满足功率需求,过高的并联数使系统体积、重量过于庞大不利于工程化。本文在普通时序串联电容充电方法基础上,提出一种快速充电优化方案,能够在保证充电速度的前提下降低并联数。首先并联电池组对电容充电,之后通过切换电路结构,将电池系统转化为串联继续充电,同时改变电路限流电感值保证电池处于极限工况。仿真结果表明,普通时序串联法与优化方法都可在3s内将600m F电容器充满,但优化方案将蓄电池并联数减少1/3,极大降低了系统成本、体积与重量。搭建充电策略优化的实验平台进行实验,实验波形与仿真波形基本一致。验证了优化方案的正确性,为混合储能更好地应用于大功率电磁发射奠定了基础。

电磁发射超高速一体化弹丸

超高速一体化弹丸作为电磁能武器的发射对象,存在与传统火炮发射弹丸不同的诸多科学难题。对近年来国内外在电磁发射一体化弹丸研究方面取得的理论、试验研究成果进行了总结,并分析了目前面临的基础理论和关键技术问题,以及针对这些问题提出的解决思路,旨在为电磁发射一体化弹丸的后续研究提供一些参考。

大容量脉冲电容器放电起始阶段晶闸管电压高频振荡机理研究

电磁轨道炮用脉冲功率电源模块多采用耐高压、耐大脉冲电流冲击的晶闸管作为脉冲电容器的放电主开关,以尽可能地减少体积,提高储能密度。现有文献针对晶闸管的动态开通过程已进行过大量研究,主要致力于提高晶闸管电路模型的准确性。该文针对一种由脉冲电容器放电主回路高频谐振引起的晶闸管开通过程电压振荡现象,首先根据真实的实验电路结构研究振荡产生的机理;进而通过电路仿真验证理论分析的正确性;最后提出消除电压振荡的方案并完成实验验证。相关研究结论对优化电磁轨道炮用脉冲功率源具有一定的现实意义。