电磁能与炸药联合加载药型罩基础理论

为提高聚能射流对炸药能量的利用率,结合电磁加载药型罩以及爆磁压缩发生器原理,提出一种电磁能与炸药联合加载药型罩的原理结构。联合加载分为两个阶段:第1阶段,电容器放电,在爆磁压缩发生器中形成初始磁通;第2阶段,炸药1爆轰,压缩磁场,电流增大,同时爆轰波传播至药型罩部分引爆炸药2,电磁力与爆轰压力共同压垮药型罩。结合炸药爆轰理论、传统PER射流成型理论以及电磁加载特性,建立电磁与炸药联合加载下药型罩射流成型的理论模型。利用理论模型计算?56 mm聚能装药在联合加载结构下的射流成型,并通过理论计算分析联合加载时序对联合加载射流成型的影响。计算结果表明:电磁与炸药联合加载能够增加成型射流的速度以及动能,提高聚能射流对炸药的利用率,并且优化联合加载时序能够进一步提高射流速度和动能;联合加载下射流动能相对传统聚能装药提升了34.5%,对炸药的能量利用率提高了36%。

高增益螺旋形爆炸磁通量压缩发生器

从爆炸磁通量压缩发生器的工作原理和有效利用炸药能入手，探讨爆炸磁通量压缩发生器运行性能的影响因素和设计制造过程应注意的问题。

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。

SF_6爆磁压缩发生器的高压绝缘实验研究

从理论上分析了两级爆磁压缩发生器运行时的电压分布 ,从实验上用 SF6作为绝缘介质解决了爆磁压缩装置运行时高压击穿的难题。对爆磁压缩装置的研究和类似高压绝缘的问题具有借鉴意义。

活塞式磁通压缩发电机的研究

详述了一种活塞式磁通压缩发电机“减少电感以放大电流”的工作原理、实验室样机的基本结构和参数 (直径82mm、长约 1 5m)。现场实验结果和理论计算结果相当一致 ,均表明这种磁通压缩方式可实现化学能到电能的转换。分析并给出了电流放大的临界条件即 -dL/dt>R ,指出了试验样机设计和工艺中存在的问题 ,提出了新型磁通压缩发电机的结构模型 ,它将磁通压缩发电机的动力段和压缩段分离 ,增加了压缩段的直径 ,这样可得到较大的电流放大倍数 。

圆柱型螺线管爆磁压缩发生器实验研究

本文简述了圆柱型螺线管爆磁压缩发生器的基本原理 ,并介绍了一种小型紧凑装置的参数设计 ,工艺要求和实验结果。该装置重约 7kg ,初始能量 1kJ ,在 0 .5 μH的负载上产生了 2 2 8 1kA的电流 ,电流放大倍数为 2 2 3倍 ,能量放大倍数为 12 5倍 ,电流上升时间为 37 7μs。

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。

MA量级螺线圈型爆磁压缩发生器

采用多分支螺线圈型爆磁压缩发生器数值模拟程序MFCG8-7进行理论模拟及参数优化,设计了EMG-125型螺线圈型发生器,并开展了实验研究。电感负载实验结果表明:EMG-125型发生器可以在25nH电感负载上输出大于3 MA脉冲电流,负载能量大于100 kJ,电磁能量放大50倍。

螺线型爆磁压缩发生器工程计算

根据发生器的等效电路模型,建立了单级爆磁压缩发生器运行时的电路方程;建立了接触磁通损失模型并推导了磁通损失等效电阻计算公式。根据电路方程和发生器电阻、电感和磁通损失等效电阻的计算公式编制了一个计算程序,利用该程序对文献介绍的某分段变螺距的圆柱型爆磁压缩发生器进行了计算,结果表明,该计算程序能很好地预测发生器的性能并验证接触磁通损失模型的可行性。

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。

活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机的原理实验

为了验证活塞式螺旋绕组磁通压缩发电机(MFCG“)减小电感以放大电流”的工作原理,设计制作了活塞式螺旋绕组MFCG原理样机,并完成了原理实验。借用传统火炮作动力系统,活塞组件采用短路毛刷、锥形电枢等复合结构,600μF电容器组为42μH螺旋绕组提供种子电流,活塞组件以约200m/s的速度完成磁通压缩发电的过程。测量结果显示:在电感逐步减小的2.5ms时间间隔内,回路电流逐步放大。分析了电流波形的三个问题:充电段与发电段的模糊过渡、独特的电流放大波形、发电结束时的噪声问题等。根据测量结果推测了运动电接触的阻值范围。原理实验为进一步MFCG研究提供了重要参考。

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。

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。

螺旋形爆炸磁压缩发生器

为了得到高电压的输出 ,从爆炸磁通量压缩发生器的工作原理入手 ,在单端起爆装置的基础上 ,设计了一种两端起爆的螺旋形爆磁发生器 。

间接馈电柱-锥级联爆磁压缩发生器数值模拟

为了研究间接馈电、两级级联柱-锥构型的爆磁压缩发生器的物理特性,发展了描述爆磁压缩物理过程的2维爆轰磁流体力学程序———MFCG(Ⅴ),并用其分析、计算了一系列模型。通过将计算结果与柱-柱构型的结果进行比较,表明了柱-锥构型更有利于功率放大:在同样的输出电流条件下,不仅爆磁压缩的时间缩短,而且输出功率也相应地增加。MFCG(Ⅴ)程序的建立以及相应的数值模拟结果有助于加深对柱-锥构型的爆磁压缩发生器物理过程的认识,并为实验设计提供参考。

螺旋型爆磁压缩脉冲发生器电阻及磁通损失的数值计算

基于电流和磁扩散方程,讨论了螺旋型爆磁压缩脉冲发生器(MFCG)中的电阻与磁通损耗问题,将相关的接触电阻模型、欧姆电阻的趋肤效应与邻近效应模型具体应用到2维爆轰磁流体力学程序MF-CG-Ⅳ中,进一步完善了程序的物理功能。并选用美国德克萨斯理工大学简单绕制的螺旋型爆磁压缩脉冲发生器的实验结果对新增模块进行了考证,计算结果符合物理规律,且与实验测量吻合较好。

活塞式螺旋绕组MFCG的关键技术

为推进带螺旋绕组的活塞式磁通压缩发电机(P-MFCG-HW)技术的发展,设计了新的锥形电枢体复合结构并完成P-MFCG-HW的原理验证试验。通过P-MFCG-HW磁场模型分析了电路模型的实质,即运动电枢填充绕组而减少电感,其表现形式则为放大电流的磁能,而在P-MFCG-HW理论的深层次分析中,指出了电枢概念是不可缺少的。锥形电枢MFCG-HW工作过程细微分析所确定的合理电枢感应面电流分布和绕组内磁场位形及与爆炸式MFCG类比,得出了有关活塞式MFCG-HW电枢形状的关键技术,即:无论是薄皮还是块状,锥形电枢是合理和必要的;电枢表面要连续和光滑,特别是柱状电枢端部的环形尖棱可导致系统效率降低;要绝对避免电枢表面轴向缝隙会阻碍感应电流而导致试验失败;电枢形状优化设计的原则是使电枢感应面电流均匀分布;磁场扩散的趋肤效应和MFCG原理要求螺旋绕组直径和厚度足够大;电刷和中心导杆在特定情况下可抛弃。

电炮脉冲直线发电机数学模型

对电炮用脉冲直线发电机进行研究，建立了能反映燃烧室压力与输出电流之间关系的数学模型，并通过计算机仿真和理论分析得出了对该电机设计具有指导意义的结论。

螺线型爆磁压缩发生器非Ohmic损失分析与放大率计算

根据螺线型爆磁压缩发生器等效电路模型,分析了非Ohmic磁通损失的主要影响因素,推导出其等效电阻计算公式,并将其代入数值计算程序中。利用该计算程序对某分段变螺距螺线型发生器进行了数值计算。结果表明,该计算程序能够较好地预测小型单级发生器的输出性能,同时验证了非Ohmic磁通损失模型的合理性。