静态下P-MFCG的不同形状电枢受力的仿真

活塞式磁通压缩发电机(P-MFCG)作为一种可重复使用的脉冲功率发电机,在电磁发射器的供电电源方面具有广阔的应用前景。发电机电枢上所受的洛伦兹力(电磁力)对发电机的发电效能有至关重要的影响。不同形状的电枢对螺旋线圈内部磁场强度和位形分布的影响不同,在螺旋线圈内所受的洛伦兹力也不同。该文首先对电枢的受力和作用进行了理论分析,得出影响发电效率的是电枢所受洛伦兹力的轴向分量。其次,通过理论计算,得出电枢表面所受轴向力最大时,电枢表面元法向矢量与该处磁感应线矢量应当满足的关系。然后,利用电磁场有限元分析软件Ansoft,对五种不同形状电枢上感应涡流所受的洛伦兹力进行了仿真。所得数据表明圆柱状电枢所受的轴向洛伦兹力最大,锥状次之,是其70%,但都是分布在电枢的棱边上;类半椭球状电枢受力最小,但分布最均匀;而另外两种电枢的形状相比之下没有优势,不可取。这些结论为电枢的优化设计提供了理论依据,也为P-MFCG的进一步研究提供了重要参考。

MFCG 2维磁流体力学程序中磁场计算的改进

定子线圈中的电流在空间中产生的磁场是金属导体(套筒)膨胀压缩的主要对象,该磁场直接影响爆磁压缩发生器输出电流脉冲的大小。给出了面电流分布下2维磁场的计算公式,较点电流分布下的磁场公式更能细致准确地反映出磁场的变化。数值结果表明:面电流分布下的磁场公式不仅能准确地描述磁场的变化,而且计算效率大大提高,节约了计算时间。

高电感和高能量放大系数的MFCG的理论分析

根据爆炸磁通量压缩发生器（ＭＦＣＧ）的基本理论，计算了ＭＦＣＧ中非对称多分支螺线 管的电感、电阻和电流，并讨论了大电感螺线管和小电感负载的运行性能。通过增加 ＭＦＣＧ的初始电感 以增加其对负载电感的比值，是获得高能量放大系数的一个有效方法。增加螺线管段数和导线并联分支 数，可得到一个比较好的电压平台。

8—5型MFCG数值模拟及参数选择

依据两级ＭＦＣＧ计算程序，对Ｆ－５型ＭＦＣＧ进行了数值模拟，通过计算结果与实验结果的比较，修正了程序中涉及的重要经验参数－磁通损耗系数α。用修正的程序模拟计算新设计的８－５型ＭＦＣＧ，这对ＭＦＣＧ参数选择有重要意义。

爆炸磁通量压缩发生器设计的几点考虑

通过分析提出了爆炸磁通量压缩发生器（ＭＦＣＧ）接触磁通损失的模型和ＭＦＣＧ电感线圈设计的基本原则，并在ＭＦＣＧ设计中得到应用和实验检验。

间接馈电的磁通量压缩发生器的参数选择

从电路方程出发较详细地分析了间接馈电的磁通量压缩发生器的工作原理。分析表明：在设计间接馈电的磁通量压缩发生器时，只有馈电回路的电感Ｌ＿１和电容Ｃ＿０满足时，ＭＦＣＧ才有效运行；耦合形式的ＭＦＣＧ能使初始磁通量放大；馈电回路电容大小的选择将影响ＭＦＣＧ输出的电流脉冲形状。这些结论对于设计磁通量压缩发生器具有指导意义。

爆炸磁通量压缩发生器金属管爆炸试验研究

描述了对爆炸磁通量压缩发生器（ＭＦＣＧ）的爆炸金属管进行的爆轰测试试验。利用电探针方法，测试得到了金属管中的粉状ＲＤＸ炸药的爆轰速度。采用高速分幅相机测试技术，得到了金属管膨胀运动过程的分幅照片，掌握了金属管的膨胀及破裂情况，并由此测得了膨胀角。本试验结果为ＭＦＣＧ的设计和改进提供了依据。

螺旋型爆炸磁压缩发生器的性能分析

在无损条件下，利用五段模型法详细地研究了间接馈电、螺旋型爆磁发生器的工作原理，分析了系统的能量放大系数和磁通量放大系数对装置结构参数的依赖关系，讨论了锥角、套筒与螺旋线圈的偏心率等对回路电流放大的影响。这些结论对间接馈电、螺旋型爆磁发生器的设计和实验结果的理解会有一定参考意义。

螺旋绕组磁通压缩发电机理论的适配性

介绍了磁通压缩发电机 (MFCG)作为高功率脉冲电源的特性 ,对比分析了 4种关键结构不同参数螺旋绕组MFCG的理论和实验结果 ,评论了它们与现有理论的适配性。指出了活塞式螺旋绕组 MFCG实验失败的原因。最后给出了螺旋绕组

电磁轨道炮军事应用综述

从电炮实用电源、电枢与烧蚀、复杂轨道设计、与线圈炮对比、磁场增强措施、应用要求和军事使用效果等角度分析了当前电磁轨道炮的技术特征。结论为:活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机(MFCG)适合作轨道炮电源,该电磁轨道炮在采用固态电枢、无烧蚀高效率、高射速、超高速发射小质量射弹方面有无可比拟的优势。通过对比分析了高空小质量弹丸与地面大质量射弹的弹道学特征,提出了轨道炮可能优先应用于高空飞机平台上用于自卫、防空、近程反导的电磁发射动能武器,它具有响应快、作战半径大、高精度、抗电磁干扰等优势,对未来作战效果和作战模式有广泛影响。

爆磁压缩装置经组合功率调节系统产生高电压的实验研究

介绍了以爆磁压缩装置为脉冲功率能源 ,经变压器和爆炸金属丝断路开关组合功率调节系统 ,在电阻负载上产生高电压的实验研究。实验结果为 :在 1 0 0 Ω水电阻负载两端得到了约 80 0 k V的高电压脉冲 ,脉宽约 1 0 0 ns。

输出能量20kJ,脉宽10μs的爆磁压缩电流发生器实验研究

8- 6型爆磁压缩电流发生器由两级间接馈电式螺旋线圈及中心爆炸管电枢组成 ,前级进行能量放大 ,后级进行脉冲压缩及功率放大。多次实验表明 :8- 6型爆磁压缩电流发生器能在 5 μH电感性负载上产生约 10 0 k A脉冲电流及超过 2 0 k J能量 ,有效脉宽 10 μs。 8- 6型爆磁压缩电流发生器具有高输出能量及很好的稳定性 ,它在产生脉冲高电压应用领域具有广泛的前景。

爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论和技术(续)

设计了一种三层螺旋绕组结构的爆炸式磁通压缩发电机(MFCG),经过与单层螺旋绕组MFCG进行对比分析,发现三层螺旋绕组结构的爆炸式MFCG能够带动9倍大的电感负载和3倍大的电阻负载并实现高效率发电。这种“高电压低电流”的MFCG设计思路将改变“MFCG只适合带动较小负载”的观念。

爆磁压缩发生器延时控制系统的分析与改进

延时控制系统是保证爆磁压缩发生器运行的关键部件,介绍了传统平板型开关延时控制系统的工作机制,分析了其优缺点。在此基础上,通过理论和实验研究,对平板型开关延时控制系统进行了改进,采用固化的同轴式导爆索接通开关,提出了一种符合爆磁压缩发生器工作要求的同轴型开关延时控制系统,测量了导爆索的爆速和固化开关的导通时间,并在爆磁压缩实验中对该延时控制系统的性能进行了验证。

高功率脉冲产生装置电参数建模分析

建立磁通量压缩发生器运行过程中电参数变化的数学模型,试验研究验证了模型建立的正确性;分析装置运行过程中关键参数变化对输出脉冲电流、功率谱的影响;对装置设计过程中涉及的重要参量进行了分析,给出装置运行时间、初始电阻、初始电感、动态电阻、动态电感等多维变量复杂变化下对系统输出的影响,分析初始电容对系统输出电流峰值、能量谱的影响,给出了影响的拟合公式。

爆炸式螺旋绕组磁通压缩发电机的理论与技术

为研制高性能爆炸式螺旋绕组MFCG,用法拉第电磁感应定律和基尔霍夫回路定律分析了爆炸式螺旋绕 组MFCG各部件,绘制了工作过程的流程图。讨论了爆炸式螺旋绕组MFCG关键的技术问题如种子磁通、电枢与 螺旋绕组的材料与结构、绕组局部高压放电等。

磁通压缩发电机的基本问题(I)

讨论了磁通压缩发电机(MFCG)的定义、工作原理、特征及其系统分类。虽然发电本身是通过外力做功获得电磁能的过程,但具体地,从空间电磁场角度,MFCG是通过压缩磁场所占空间以增大磁场密度的过程;按照电路模型,MFCG是通过减少电感以增大电流的过程。针对理想螺线管两种典型的工作模式,讨论了磁通守恒原理并论述了两种定义的一致性。总结了MFCG区别于普通发电机的根本特征,鉴于MFCG种类繁多,依据绕组结构和形状、电枢运动方式、适用的物理原理、应用领域等特性对19类MFCG进行了系统分类,并分别讨论了各类别的技术特征。这些基础性工作对MFCG概念研究和技术革新有重要参考意义。

爆炸磁压缩发生器爆炸管运动研究

报导了对爆炸磁压缩发生器（ＭＦＣＧ）的爆炸管进行的爆轰试验结果。用电子学方法测试了爆炸管采用的粉状ＲＤＸ炸药的爆轰速度；采用高速分幅摄影方法，观测了爆炸管在管内ＲＤＸ炸药爆轰产物驱动下的膨胀运动过程，测试了膨胀角、对称性和膨胀速度。试验表明，爆炸管在膨胀至３倍初始半径内未发现破裂现象，其性能满足ＭＦＣＧ的设计要求。

爆磁压缩发生器的爆炸管动力学效应

对爆磁压缩发生器中爆炸管2维动力学简化模型进行了模拟计算,分析表明:径向膨胀速度会随径向位置(或者时间)的变化而变化,因此膨胀角也会随径向位置(或者时间)发生变化。对各时间点(或位置点)处的膨胀速度进行了平均,求得理论上的平均膨胀速度,再将该平均膨胀速度与实验测量值进行了比较。模拟结果给出了径向膨胀速度受到端头效应影响的情况,这可为改进实验结果提供参考。由于径向速度与轴向速度的比值一般在5以上,用作爆炸管的物质质量越大,这一比值就越大,因此选择密度较大的金属材料作为爆炸管,可减少滑移。应用2D简化模型计算出的膨胀角数值,与Gurney模型以及1D模型进行了比较,它们之间的差别可能主要来自2D效应。