平面增强型六极轨道电磁发射器仿真与分析

文中提出了一种新型平面增强型六极轨道电磁发射器,平面增强型六极轨道可获得高的电感梯度和优良的磁屏蔽效应,平面增强型六极环向磁场与抛体的正交环向电流相互作用产生电磁推进力,其磁场屏蔽思想是平面增强六极轨道在运动区域磁场互相抵消的结果。根据轨道电流流入方式的不同会造成不同的磁场屏蔽效果和电磁推进力,文中提出3种典型电流流入构型,并对3种典型构型进行详细仿真与分析。

串联增强型六极轨道电磁发射器分析与仿真

在文中设计中,串联增强型六极轨道电磁发射器可获得高的电感梯度和良好的磁屏蔽效应,这些性能在新型电磁发射器中起着重要作用。由于电感梯度是影响超高速发射和降低大电流的决定性因素,因此文中设计了一款新型电磁发射器并研究了电感梯度在双抛体运动区域的分布问题。在文中研究中,将提出3种典型串联增强型六极轨道的连接方式,并采用有限元模拟进行比较分析。理论分析和数值仿真结果表明,A构型的磁屏蔽和电感梯度性能优于其它两种构型配置。

基于场路耦合的六极轨道电磁特性分析

为探究六极轨道电磁发射器的电磁屏蔽特性,针对四极电磁发射器的结构特点,设计了六极电磁发射器并对其电磁特性进行研究。利用有限元方法,采用同一脉冲成形网络对发射装置进行供电,对四极和六极电磁发射装置的电流、出口速度及磁场屏蔽效果进行了对比仿真分析。仿真结果表明:在同一激励电路下,四极电磁发射器的推进力及出口速度是六极电磁发射器的两倍左右;六极电磁发射器能够有效降低电枢引流弧和枢轨接触面电流密度的集中现象,减小磨损与转捩的发生;较四极电磁发射器而言,六极电磁发射器具有更大的磁场屏蔽范围、更好的磁场屏蔽效果,可以为智能抛体提供更好的磁场环境。

六极轨道发射器电磁推进与屏蔽数值验证设计

介绍了一种新型六极轨道电磁发射器,利用环向磁场和正交环向电流相互作用产生轴向加速力。在不需要屏蔽线圈或屏蔽材料的情况下,六极轨道电磁发射器可解决磁屏蔽问题。基于理论计算和有限元验证,对发射器的推进力和磁屏蔽进行了分析。数值仿真结果表明,六极轨道电磁发射器有巨大的轴向加速度力和产生磁屏蔽的效果。

六极轨道电磁发射器电枢优化设计与仿真

为了改善六极轨道电磁发射器电枢和轨道的部分位置电流密度过大且分布集中现象,文中基于Ansoft软件对其进行有限元分析,分析验证了推进力产生原理及中心磁场屏蔽原理,同时也得到电流密度过大且分布集中的现象较为严重。将电枢结构进行优化,对电枢优化后的发射器模型进行仿真,结果显示优化后的电枢和轨道最大电流密度降低,分布更加均匀合理,而且电枢推进力较之前也有较大提升。说明改进电枢能很好改善电流密度过大且集中的现象。

不同轨道结构下电枢电流分布特性

解决轨道和电枢的烧蚀问题是六极轨道电磁发射器走向实际应用的关键环节,引起轨道和电枢烧蚀的原因之一就是轨道和电枢中电流分布不均匀。利用有限元仿真软件Ansoft Maxwell对三种不同轨道进行仿真,得到了电枢表面电流密度分布情况以及电枢受力。结果表明:矩形轨道对应电枢表面电流密度最大值在三种轨道中最小,凸出半圆形轨道枢轨接触面电流分布最均匀,在发射过程中可以有效减少轨道和电枢的烧蚀,凹陷半圆形轨道对应的电枢受力最大,可用于大质量物体的发射。