火炮电涡流制退机用钕铁硼的热退磁特性

永磁式电涡流制退机是火炮后坐阻力高效控制领域中一种具有创新性的设计,在耗能密度大、工作环境相对密闭的火炮应用场景下电涡流制退机会出现严重的温升现象,高温会导致钕铁硼材料磁性能的下降继而影响制退特性,现阶段钕铁硼的热退磁过程尚不明晰且缺乏理论表达。为掌握钕铁硼热退磁特性,基于微磁模拟方法,从微观磁矩受热运动的角度定量分析不同温度下钕铁硼的退磁过程,得到宏观钕铁硼的退磁曲线。为使退磁曲线更好地指导工程设计,使用J-A模型对钕铁硼退磁行为进行理论描述,并进行实验验证。分别基于传统的剩余磁通密度模型和J-A模型开展钕铁硼退磁与阻力退化的磁热耦合数值计算,通过与原理样机试验结果进行对比发现,J-A模型对钕铁硼磁性能的描述更为准确。计算不同工作温度及膛压下制退机工作性能,分析温度场下钕铁硼退磁特性及制退机阻尼特性。研究结果表明,最恶劣工况下钕铁硼最大退磁量为0.351 T,制退机最大后坐位移为1108 mm,这为电涡流制退机的设计提供了理论参考。

混合励磁式电涡流制退机电磁场与阻力特性分析

电涡流制退机具有无液体泄漏、无需密封、阻力稳定的优势。与目前应用较多的永磁式电涡流制退机相比,混合励磁式电涡流制退机采用线圈替代了一部分永磁体,对阻力特性的调节效果更好。对比了混合励磁式电涡流制退机2种可能的结构形式,然后根据磁路分析与初步计算选择出具有更好阻力性能的结构。针对该结构,利用等效磁路法计算气隙磁场,采用子域模型考虑感生涡流影响,建立了求解混合励磁式电涡流制退机阻力值的等效子域模型。根据某口径火炮反后坐要求,确定了制退机的主要尺寸参数,完成了混合励磁式电涡流制退机结构参数的前期设计,并通过数值计算对解析计算结果进行了验证。接着,针对某口径火炮发射时的工况建立仿真模型,以炮膛合力曲线和复进机力的后坐行程函数曲线作为条件输入,分析强冲击载荷下混合励磁式电涡流制退机的电磁阻尼力、后坐位移和后坐速度规律。最后,分析了不同气隙宽度与内筒的电导率对电磁阻尼力的影响,结果表明气隙宽度越小电磁阻尼力越大,同时过大的内筒电导率会导致电磁阻尼力呈现“马鞍”型。本文研究可为混合励磁式电涡流制退机的工程化应用提供理论基础。

迫击炮同心式电涡流制退机理论建模及试验研究

为了提高机动性,现代迫击炮向车载化方向不断发展,研制紧凑型、低后坐力迫击炮制退机取代笨重座钣结构成为轻型高机动迫击炮发展的趋势。针对该问题,提出了一种迫击炮同心式电涡流制退机,建立了发射载荷下同心式电涡流制退机电磁有限元模型,分析了电涡流制退机阻尼性能、气隙磁场与涡流场特性,研究了不同结构参数下电涡流制退机阻尼性能。研制了同心式电涡流制退机发射试验装置,并进行射击试验,在60 g装药下最大后坐加速度为377 g,最大后坐速度为12.33 m/s,后坐位移为215 mm,后坐位移的仿真结果与试验值相比误差5.11%,验证了仿真模型的准确性。研究结果表明:减小复合内筒与磁钢间工作气隙有利于增大磁场强度;复合内筒厚度超过1.5 mm,电流密度增益效果不明显,并将导致阻尼性能下降。

电涡流制退机用烧结钕铁硼去磁行为的实验研究与数值模拟

针对传统火炮上液压制退机存在的漏液、难以维修等问题,利用电磁阻尼机理的电涡流制退机应运而生。烧结钕铁硼作为其中关键的功能件,在火炮发射环境下的磁场保持问题备受关注。为探究此问题,设计了冲击去磁实验平台,测量了不同冲击速度下的冲击载荷与磁体产生的感应电动势,获得了磁体的磁通量变化曲线。结合实验数据特点,建立了烧结钕铁硼的冲击去磁理论模型,开发了冲击去磁过程的联合仿真模型方法,并通过与实验值对比的方法验证了冲击去磁理论模型的有效性。建立了火炮发射非线性动力学模型,结合建立的冲击去磁模型对火炮后坐运动中电涡流阻尼器的去磁效应进行了研究。结果表明,最右端烧结钕铁硼永磁体整体处于可逆去磁区域,仅在永磁体内圈产生不可逆去磁现象,去磁量为0.275 T。该去磁模型拓展了烧结钕铁硼的材料属性,电涡流制退机中去磁效应的仿真计算结果为烧结钕铁硼在电涡流制退机上的工程化应用提供了理论依据与参考。