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1、火炮发射与控制学报第4期JOURNALOFGUNLAUNCH&CONTROL·9·电磁炮发射原理数值建模与分析1,22杨玉东,王建新(11南京理工大学电光学院,江苏南京210094;21淮阴工学院电信系,江苏淮安223001)摘要:为探寻电磁炮运动参数的变化规律,对等离子电枢运动过程进行了理论分析,建立了电枢速度和电流之间的数学模型。模型中考虑了电枢运动中所受的主要阻力,包括等离子体的粘滞阻力和惰性阻力。另外,通过多次的仿真数据与实验结果比较,选取了能够较好地符合实际电枢运动过程的弧压数据。建立的仿真模型应用于实际系
2、统进行预测,预测结果与试验结果相吻合。关键词:电磁学;电磁炮;等离子电枢;数学模型;仿真中图分类号:TM15313文献标志码:A文章编号:167326524(2008)0420009204NumericalModelingandAnalysisonEMGunFiringPrinciple1,22YANGYu2dong,WANGJian2xin(11SchoolofElectronicandOptoelectronicTechnology,NanjingUniversityofScienceandTechnology,
3、Nanjing210094,Jiangsu,China;21Dep1ofTelecommunication,HuaiyinInstituteofTechnology,Huaian223001,Jiangsu,China)Abstract:InordertoexplorevariablelawofEMgunmovementparameters,themotionprocessofplasmaarmaturewasanalyzedintheory,andthemathematicmodelbetweenarmatures
4、peedandcurrentwases2tablished.Mainresistancesinarmaturemotionwereconsideredinmodel,theywereplasmaviscousdragandinertialdrag.Inaddition,comparedsimulationdatawithexperimentalresultsinmanytimes,thearcvoltagedatathatcanfairlyreflectthearmaturemotionstatuswereselec
5、ted,andtheestablishedmodelwasappliedinactualsystemtopredictparameters.Theresultshowedthatthepredictedresultswereco2incidewiththetestedresults.Keywords:electromagnetics;EMgun;plasmaarmature;mathematicmodel;simulation电磁炮技术的研究重点包括:抗烧蚀技术;轨率和速度与膛壁烧蚀和等离子体质量增加有关;道和弹丸的
6、材料研究;脉冲功率技术;电力调节控Ray从运动阻力角度引入与速度有关的阻力项,通制技术等方面。对电磁炮技术的研究包括实验、理过调整阻力系数等方法。笔者综合了Parker和论仿真和数值模拟。在实验方面,美国占据着领先Ray的上述方法,提出一个电枢运动的受力和速度的地位、其次是英国、法国和德国,都取得了显著的模型,运用仿真技术得出了与实验结果符合较好的[1]进展。在实验中选取最佳实验参数是研究电磁结果,并在此模型基础上,对一定结构参数的电磁炮的重要方法,但由于电磁炮参数很多,不可能也炮系统的最大速度和所需的轨道长度进行了
7、预测。不需要对每一种参数组合都进行实验,因此数值模型的建立和数据仿真就对轨道炮的设计和系统研1电枢受力分析和数据模型的建立究起着重要的作用。目前已经出现了大量建模和[1-3]仿真的文章,涉及到电磁炮研究的各个领域。电枢的作用是在电磁力的作用下,推动发射体对于弹丸的速度建模问题,Parker认为电磁炮的效收稿日期:2008-03-10;修回日期:2008-05-23作者简介:杨玉东(1966-),男,博士研究生,主要从事通信信号处理和脉冲功率技术研究。E2mail:yyudong@1631com·10·火炮发射与控制学
8、报2008年12月高速运行,因此电枢的选择是电磁炮系统中重要的关,通常看作为一个常量,当采用铜材料时,α≈-8环节。目前用于电磁轨道炮的电枢主要有3种形4.7×10kg/J;Va是弧压,如果等离子体平稳时,[7-9]式,固体电枢,等离子体电枢和复合电枢。固体电弧压范围在150～200V内,弧压可以通过测量枢设计简单,具有很小的烧蚀粘滞力,电阻低
