超导储能电感用于重接型电磁推进电源的研究

为了验证高温超导储能电感作为重接型电磁推进脉冲电源的可行性,采用Ansoft Maxwell 3D建立了重接型电磁推进器瞬态仿真模型,脉冲电源的设计结合了多模块储能电感串联充电和并联放电的模式,电路中采用转换电容器限制断路开关工作过程中的高电压。电感和电容参数都对最佳触发放电位置有一定的影响,即对驱动线圈电流脉冲的上升沿时间有影响。因为驱动线圈建立磁场的速度决定抛体感应出的涡流大小,抛体受到的驱动力与驱动线圈磁场大小和磁场建立的速度都有关。在多级推进系统的参数设计时,除了减小触发放电位置外,还需适当地减小驱动线圈的电感和减小转换电容的参数。

同轴线圈电磁推进技术述评

为了给同轴线圈电磁推进(CCEMP)技术的进一步发展提供参考并指明可能的研究方向,回顾了同轴线圈电磁推进技术的发展历程,展望了其应用前景,介绍了当前世界范围包含国内的研究热点和现状,通过分析同轴线圈推进装置独有的特点以及研究进程中的关键技术和技术瓶颈,认为具备大载荷、高效率、高重复使用寿命的同轴线圈推进装置是未来战场作战必然选择之一,而实用化之前必须解决高密度储能电源的小型化、轻量化问题,并发展高强度的绝缘新材料;然后分析并指出了可能的解决方法和途径。希望能够推动我国在同轴线圈推进技术领域的发展和工程化应用。

多模块脉冲变压器并联驱动电磁推进系统仿真

为了探索多模块脉冲变压器并联的脉冲功率源用于电磁推进系统的可行性,建立了多模块脉冲变压器并联电路及其驱动电磁推进系统的数学模型,仿真分析了多模块脉冲变压器并联输出特性、多模块并联下电磁推进系统的推进特性,以及放电时脉冲变压器过电压的限制措施等.脉冲变压器模块数为20,储能100kJ,理想情况下仿真得到的抛体发射速度达到1.5km/s,发射效率为12.6%.仿真结果表明,多模块脉冲变压器并联作为脉冲电源用于电磁推进系统是可行的,有利于电磁发射系统体积的减小,对脉冲变压器过电压抑制可引入非线性电阻.

同步感应电磁推进中的套筒应力形变研究

为研究同步感应电磁推进系统中套筒(加速体)在强磁场环境中受力形变及其对系统加速力的影响情况,本文对同步感应电磁推进系统中的套筒受力进行理论分析。采用ANSYS有限元软件对单级同步感应电磁推进系统建立电路-磁场-结构耦合分析模型,重点研究套筒自身结构参数对其应力形变的影响。结果表明:同步感应电磁推进系统加速过程中,套筒在径向变形严重,套筒径向结构参数是影响套筒变形的主要因素。合理的选择套筒外内半径比不仅可以改变套筒的应力形变,而且有利于改进系统的加速效果。

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。

同步感应电磁推进系统中电枢制造材料的选择

对同步感应电磁推进系统进行了理论分析并建立了单级系统的电路模型,直接建立了电枢制造材料的基本物理参数与电枢感应涡流之间的联系。通过有限元仿真软件模拟比较了不同材质的电枢对电枢受力及电枢加速速度的影响,计算了不同材质电枢对整体系统能量转化效率的影响。结果表明:电枢制造材料的选择将影响电枢的受力方式、整体系统的能量转化率及有效加速载荷的质量,铝制材料在几种电枢制造材料中表现最优。以上分析可为同步感应型电磁推进系统的电枢设计提供参考。

两种重接型电磁推进模式的仿真比较分析

主要介绍了重接型电磁推进装置的基本原理以及改进后的两种驱动模式。在此基础之上,通过应用电磁场有限元分析软件Ansoft的三维瞬态电磁场计算功能,在每种驱动模式下建立了两个具有不同驱动线圈个数的有限元模型,在保证其他电路参数相同的情况下仿真。仿真计算之后分组比较其驱动力、抛体速度和驱动电流。通过分组比较得出多极矩模式在一定程度上要优于多翼模式的结论。

电磁推进技术

当今,以商业为目的的卫星发射、星际探测逐年增加,降低发射成本问题也越来越被关注起来。电磁推进系统的总体设计思想就是采用直线电磁加速器使火箭等运载工具在点火发射前得到一个初始速度,从而达到节省推进剂,进而节约发射成本的目的,而且随着载荷速度的提高,总体的发射成本也将大幅度降低,对于该项技术的技术指标也可以比较宽:几百米/秒到几千米/秒。直线电磁加速器的种类选择是由载荷的质量和发射速度共同确定的,若为小质量载荷且要求发射速度较高时,则采用线圈式电磁发射器或是重接式电磁发射器,因为这两种发射器在工作过程中载荷具有自稳性,省去了磁悬浮装置,缺点是载荷所受力波动较大。若载荷质量较大且发射速度较低时,则采用大推力直线电机作为直线电磁推进器。因为速度比较低,所以可以不用磁悬浮装置,该种方式的优点是:载荷质量可以很大,载荷受力比较均匀等。

大功率无电极高密度等离子体电磁推进概述

无电极高密度等离子体电磁推进技术已成为未来深空探测、载人航天和货运、太阳能电站以及航天器在轨服务与维护等空间任务中极具竞争力的核心推进技术之一。在梳理不同无电极等离子体电磁加速机制基础上,开展大功率无电极高密度等离子体电磁推进技术性能对比,给出新概念无电极场反构型电磁推进技术向未来超大功率拓展的优势和发展潜力,同步分析了该技术亟需解决的关键基础问题,旨在为中国新概念场反构型电磁推进技术的研发提供理论基础。

触发位置对异步线圈电磁推进效率影响分析

构建了异步感应线圈推进器的数学模型,利用集总电路的方法得出了电枢受力方程以及运动方程,利用ANSYS模拟推进过程,得出了电枢初始位置影响推进效率的规律。在推进器实验平台进行了大量实验,获得了电枢在不同初始位置时的出口速度及对线圈推进器效率的影响规律,验证了理论分析的正确性,存在一个推进效率最高的最佳触发位置。

应用于高速滑撬的电动悬浮和电磁推进系统设计

针对目前高速滑撬系统滑块磨损严重、撬体振动剧烈、测试成本高、实验周期长的问题,提出一种适用于高速滑撬平台的电动悬浮和电磁推进系统。采用数值计算方法建立系统的仿真模型,对系统的悬浮和推进特性进行分析。仿真分析结果表明,系统最大浮重比是电磁吸力型(EMS)悬浮系统的11倍,推进系统需要撬体携带的重量仅占整个撬体质量的4.2%,具有很高的有效载荷。文中所提出的系统较传统的采用滑块支撑、火箭发动机作为动力的高速滑撬系统具有明显优势。

感应电磁推进器绕组电磁设计

在"T"字型双边直线电机原型推进器的基础上,提出感应电磁推进器初级绕组电磁"U"字型结构,并分别采用串联和并联的供电方式为驱动线圈供电;由于双边型推进器属于开放式,漏磁较大,因此在双边型的基础上加以改进,提出"U"字型半封闭式推进器模型;在保持励磁线圈材料、感应线圈材料与质量不变的前提下,研究了感应线圈形状以及其供电方式与电磁推进器的推进速度、推进效率、推进稳定性等性能指标的关系;分析结果表明:"U"字型推进器发射性能整体优于"T"字型推进器;串联供电方式优于并联方式。

异步电磁推进器驱动线圈结构特性仿真研究

为研究异步电磁推进器驱动线圈对动子的驱动和悬浮作用,将一个U型结构设为一个驱动线圈组,建立了一种W型电磁推进器。通过改变驱动线圈组数和结构尺寸改变其竖直长度和水平长度,研究驱动线圈各部分结构对推进的影响。研究发现:在体积相同的情况下,内扣式与外翻式推进器相比,外翻式推进器由于水平绕组的有效长度长,悬浮力高于内扣式;内扣式推进器的磁路紧凑且漏磁小,推力与动子出口速度大;驱动线圈组数增加,或宽度降低,会导致动子出口速度降低,但有助于增强推进稳定性,三相电流峰值以及电容容量均有所降低,且推力平稳;但宽度过低会增加驱动线圈自身耦合,推力振荡加剧,动子加速度骤减。

电磁推进航天综合发射系统

根据电磁原理,设计优化新型电磁发射轨道,这是电磁推进航天综合发射系统的核心,从而将航天器的发射动力由原来的一次性运载火箭转移到可重复工作的加速轨道上。研究项目组通过已有的电磁原理和已经应用的电磁炮技术为突破口,查阅有关书籍并请教相关专业老师,找到创新点,优化原有的电磁炮发射轨道,在已实现的超导磁场、超导电流的技术基础上利用相关理论计算发射轨道长度,论证应用电磁原理发射航天器的可行性。

防御武器的新发展——电磁推进武器评介

本文比较全面地介绍了国际电磁推进技术的历史发展过程、当前的发展状况、研制成果以及今后的发展方向。文章分析了电磁炮用作武器特别是防御武器的优点及发展成新一代防御武器的可能性。文章具体分析了电磁炮用作防空、反装甲、反战术导弹、反卫星和反弹道式战略导弹等武器的可行性以及实现的难易程度。分析了电磁推进技术在发展航天事业和发展国民经济方面的作用。作者认为,随着电磁推进技术的成熟和广泛应用,其历史意义将不亚于火箭技术的应用。

超导电磁推进船的开发研究

超导电磁推进船不同于超导电力推进船,它不用装备螺旋桨,它将是一种蕴有很大魅力的未来型高技术船舶.目前日本已完成实验船的设计工作,正在着手建造.