电磁轨道炮强磁场环境的屏蔽与利用研究

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机电引信应用于电磁轨道炮,可以实现对弹药的控制,最大程度发挥电磁轨道炮弹药的毁伤效能。电磁炮弹药发射过程的动力学特性研究是引信设计的基础。同时,对于电磁轨道炮膛内强磁场环境,需要采取合理的防护措施保证机电引信控制电路的工作可靠性。基于此研究背景,本文开展机电引信对电磁轨道炮强磁场环境的屏蔽与利用研究,研究内容主要涉及到以下几个方面:为了研究电磁轨道炮发射过程中膛内磁场变化特性,首先对电枢进行动力学分析。在考虑导轨电感梯度与电阻梯度非线性变化的基础上,建立电枢运动方程,求解得到电枢受力、速度和位移曲线。根据激励电流幅值、频率和电枢位移的瞬时同步性,设置电磁轨道炮不同时刻的发射参数,利用Maxwell涡流求解器实现磁场动态仿真,得到电磁轨道炮膛内磁场时域变化特性与空间分布特性。电枢动力学特性与磁场特性为电磁炮引信安全系统设计提供依据。为了提高电磁轨道炮机电引信在低频强磁场环境的生存能力,开展被动屏蔽方案研究。通过分析屏蔽体材料、结构、位置、底部通孔形状对屏蔽效能的影响,对屏蔽体进行优化设计。仿真结果显示,优化后的屏蔽体内部考察面的平均磁通密度峰值约为0.0028T,考察面的屏蔽效能达到37.33dB。机电引信控制电路在屏蔽后的弱磁场环境中可以可靠工作。根据电磁感应原理,基于电磁轨道炮膛内特有的磁场环境,提出感应线圈作为机电引信电源的方案,并进行可行性分析。通过考察线圈半径、位置、匝数对感应电动势的影响,优化线圈结构。针对线圈产生的感应电动势与感应电流的时域变化特性,设计机电引信电源储能稳压电路,并通过能量储存实验确定最佳稳压方案。
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