轨道炮电枢电动力转捩形成机理与仿真分析

轨道炮电枢转捩引起轨道烧蚀和发射参数变化,是制约轨道炮性能提升的关键问题之一。分析了电流下降段轨道炮电枢电动力转捩形成机理,给出了电枢转捩判断模型和电磁场参数计算模型,采用有限元软件ANSYS Workbench对电枢转捩形成过程进行了仿真分析,仿真了该过程中的电流、电磁力分布以及电磁力引起的电枢形变情况,分析了电流下降率对电枢转捩的影响。仿真分析结果表明:电流下降段电枢内部会感应出涡流,涡流可能引起电枢尾部区域电磁力改变方向,甚至电枢尾部形变,进而导致电枢转捩发生;电流下降率越大则电枢受到的反向电磁力越大,电枢转捩越容易发生。

基于灰色模型的电磁轨道发射实验电枢初速分析

为了研究电磁轨道发射系统电枢初速影响因素和电枢转捩的辨识方法,在灰关联熵分析的基础上,分别建立了外场试验数据和内弹道理论计算数据的非线性GM(1,N)灰色模型。通过对模型中驱动系数数值和极性的比较,对影响因素的动态协调性进行了定量分析。结果表明:在电磁轨道发射实验中,对电枢初速促进作用最大的是放电电压,其次是电枢直径;测速靶位置对电枢初速的抑制作用最大,电枢质量次之;电枢质量的权重与电枢转捩之间存在某种内在联系。

基于移动窗口的串联增强型轨道炮发射过程电磁场演化模拟分析

简要介绍了Railgun3D程序的主要控制方程,使用Railgun3D程序对串联增强型轨道炮发射过程进行了模拟,详细分析了一复杂构型的电枢在梯形驱动电流加载外轨道/电枢上电磁场的演化过程,对电流涡结构、电流趋肤效应进行了讨论。计算中观察到了不同于普通单轨的现象,由于增强轨道的存在,驱动电流在增强轨道上产生了较大的磁场,由于电磁感应,在内轨道炮口一端上有显著的磁场和电流分布,感应电流的大小依赖于驱动电流的变化率。计算给出了多个时刻电枢附近电流涡结构的演化过程,并在电流下降段,电枢后表面上电流出现反向,指出该效应可能是导致电枢与轨道接触应力不足、甚至出现电枢转捩的重要因素。通过中心对称面上电流密度云图,模拟结果显示出磁扩散与速度趋肤效应在整个过程中的相互竞争决定了电流的分布形态。