轴向脉冲磁场增强金属射流侵彻穿深能力的因素

为掌握轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律,基于破甲弹金属射流对目标的作用原理及磁场与金属射流之间的相互作用关系,设计了励磁线圈对破甲弹金属射流作用的试验系统,并开展了相关实弹试验,突破了金属射流形成和励磁线圈脉冲电流产生之间时序匹配的关键技术,得出了使金属射流发生有效变形的合理储能电容器组电参数和励磁线圈结构参数。试验结果表明,当电容器电压为5kV、电容为1 200μF、励磁线圈长度为50mm时,破甲弹金属射流对目标靶板的侵彻穿深增量最大,破甲效果最佳;各因素对破甲弹金属射流侵彻穿深能力影响程度由大到小分别是电容器组充电电压、电容器组电容、线圈长度。研究成果为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及励磁线圈结构设计提供了重要的理论和技术支撑。

外磁场对金属射流的作用机理

为探索轴向脉冲磁场对金属射流的作用机理,结合Maxwell方程组,提出了均匀线圈脉冲电流作用下不均匀粗细金属射流磁感应强度、感应电流密度及箍缩电磁力分布的理论模型,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,分析了轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律,最后通过模拟试验验证了理论分析和仿真模拟的正确性。结果表明:金属射流表面的感应电流方向与流经线圈的电流方向相反,所受电磁力沿金属射流半径由表面指向中心;由于趋肤效应作用,金属射流磁感应强度、感应电流密度及电磁力均呈现表面大于轴心的趋势;金属射流凸起部分的磁感应强度、感应电流密度及所受电磁力均大于凹陷部分;当电磁力足够大时,能够使得不均匀粗细金属射流的直径差缩小,从而有效延缓金属射流断裂的发展趋势,增加金属射流的有效穿深。上述研究成果对提升金属射流对目标的侵彻穿深能力具有重要指导意义。