电容器储能型轨道电磁炮的理论分析与动态仿真

为分析电容器储能型轨道电磁炮发射过程中的影响因素,介绍了轨道电磁炮的基本原理,建立了电容储能型轨道电磁炮的电路模型,根据此电路模型和电路、电磁场及电动力学原理建立了用于描述轨道电磁炮中电磁过程的微积分方程。同时,建立了用于分析轨道电磁炮的动态仿真模型。仿真结果表明,被发射体的速度随驱动电容容量的增加而增加,随被发射体的质量增加而下降。

电容驱动型轨道电磁炮电磁过程的计算机仿真

为研究电容驱动型型轨道电磁炮的轨道长度选择问题及发射大质量物体的可能性,首先分析电容驱动型型轨道电磁炮发射时的电磁过程,并推导描述电磁过程的方程。在此基础上,利用Simulink建立仿真模型及方案。仿真结果表明,在实际可用的电压范围内,电容驱动型轨道电磁炮的轨道长度可选择在15m以内;利用电容驱动型轨道电磁炮可以实现对大质量物体的发射。

电容储能型电磁轨道炮同步触发系统发射效率研究

电容储能型电磁轨道炮系统因其技术成熟、操作可靠、经济性强,得到了广泛的应用。基于现有电容储能型电磁轨道炮系统,在脉冲电源系统同步触发的发射条件下,推导出了系统效率与电容值、电容预充电压、电枢质量与导轨长度之间的关系表达式,并在此基础上研究了电枢质量与电容预充电压对电枢出膛速度和系统效率的影响。在高性能数值计算软件MatlabR○R2012a及系统仿真软件Simplorer R○V8平台下,对系统电路进行了理论分析与仿真比较,验证了提出的变量间关系表达式的正确性。

基于电容器组的电磁轨道炮的理论计算及仿真研究

本文针对为电磁轨道炮供能的基本电源形式——电容器组,设计电容器组初始电压50kV、电容值7.2mF、串联电感16μH、阻抗为3m?,导轨长度3.5m、弹丸质量360g、预计出口速率1700m/s的方案,对该方案进行理论分析和计算,并通过仿真程序验证了该方案的可行性。

舰载电磁轨道炮用高功率脉冲电源研究进展

结合舰载电磁轨道炮的发展需求,分别阐述了发电机系统、电感储能系统、电容器系统和超级电容储能系统等四种高功率脉冲电源的基本原理和研究现状,并分析了它们的优缺点和应用前景。

电磁轨道炮运行阶段系统发射效率和电枢出膛动能研究

为了研究电磁轨道炮运行阶段关键参数对系统性能的影响,基于发射过程快速求解方法和触发策略自动计算方法,采用参数扫描的方式分析系统发射效率和电枢出膛动能随电枢质量、准备使用的脉冲形成单元(PFU)数、PFU电容预充电压和轨道电流波动幅度的变化趋势,并采用遗传算法求解发射效率和电枢出膛动能的单目标最优解和双目标Pareto前沿。总体而言,系统关键参数变化时,发射效率和电枢出膛动能均呈单峰变化趋势,并且彼此制衡。该研究方法和结论,对于在不同发射需求(即不同系统参数)下研究系统性能的变化趋势、实现发射效率和电枢出膛动能的双目标最优,有积极的指导意义。

电磁轨道炮发射技术的发展与现状

为给电磁轨道炮发射技术的进一步发展提供指导,回顾了电磁轨道炮发射的发展历程和应用前景,重点介绍了电磁发射技术中的研究热点和电磁轨道炮的研究现状,从电的特点出发,分析了基于电能利用的电磁炮技术的优、缺点,指出电磁炮是发射技术发展的必然趋势。由于技术的复杂程度极高,涉及到诸多非常规极端条件,因此对相关规律和现象的认识还有很大局限,发射器寿命问题的解决是电磁炮走向应用的前提,而电源的小型化问题将在相当一段时间成为电磁炮技术应用的范围与领域拓展的关键问题,有必要有针对性重点研究关键问题和瓶颈技术,以期迅速发展电磁发射技术推动电磁炮的应用。

一种实现电枢出膛速度控制的电磁轨道炮脉冲电源触发策略

对现有的使用脉冲电源触发策略的电磁轨道炮模型进行修正,引入轨道电感,通过与Simplorer仿真结果进行对比,证明该修正可以在保证计算稳定性的前提下,大幅提高计算准确度。基于修正后的模型和现有的触发策略,提出实现电枢出膛速度控制的脉冲电源触发策略,随后分析了该方案的可行性并说明了该方案的技术细节。将计算得到的出膛速度与目标出膛速度进行对比,量化说明该速度控制方案的效果。结果表明,当目标出膛速度范围是1.5~2km/s时,通过该策略获得的理论出膛速度与目标速度之间的相对误差能够控制在1%以内。

基于时序控制脉冲形成网络的电磁轨道炮仿真研究

本文采用Simulink仿真,针对电磁轨道炮的技术指标要求,研究时序控制脉冲形成网络,得到基于时序控制脉冲形成网络(多模块)的电磁轨道炮仿真结果,与单模块电源情况相比,提高了弹丸的出口速率和系统效率,表明脉冲形成网络的电源方案具有更好的可行性。

一种用于电磁发射的电感电容混合型储能脉冲电源

为探索电感储能脉冲电源用于电磁发射的可行性,研究了电感电容混合型meatgrinder脉冲电源电路.分析了带轨道炮负载的这种混合储能型脉冲电源系统的工作原理,结合仿真,研究了电源模块中电感、耦合系数和电容等参数对系统性能的影响,讨论了多个电源模块的并联运行问题.通过合理设计电源电路参数,这种脉冲电源电路用于轨道炮的发射是可行的,并且通过多模块的并联运行可以获得理想的脉冲电流波形和更高的系统能量转换效率.

轨道炮的消弧实验研究

为了研究轨道炮的消弧措施,搭建了电磁轨道炮的仿真模型,对电阻消弧和电容消弧进行了仿真,得到了仿真结果。给出了实验中电弧电阻的求解方法,为熄弧电阻的选择提供了依据。对电容消弧方法进行了实验验证,熄弧电容容量选为600μF,理论上熄弧电容的极限回收电压为1.3 k V,实际回收电压为256 V,回收效率较低,熄弧效果不明显。结合电容熄弧方案的实验情况,分析了电容熄弧效果不佳的原因,提出了通过改变熄弧电容容量来提高回收效率的改进措施。

电容储能型脉冲电源分时分段触发策略自动计算方法

提出一种基于Matlab数值计算平台、针对电磁轨道炮发射过程的快速求解方法,并以此为基础提出一种兼具准确性和普适性、针对电容储能型脉冲电源分时分段触发策略的自动计算方法。首先给出电磁轨道炮的电路模型,给出发射过程中各机电物理量的表达式;其次阐述发射过程求解方法所采用的离散时间步长思想、电源负载解耦思想和具体实现方法;进而阐述触发策略的确定依据和计算方法的具体实现;最后以一个具有典型代表性、初始储能为4 MJ的系统为例,通过对比Simplorer仿真结果,验证上述方法的可行性和准确性。结果表明,自动计算方法得到的触发策略能够使导轨电流波形呈近似平顶波,快速求解方法得到的电枢出膛速度与Simplorer仿真结果之间的相对误差低于3%,验证了该方法的有效性。

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。