电磁轨道炮

摘要： 针对用于传统火炮测试的弹载记录仪未考虑强磁干扰的问题,从而无法胜任新型电磁发射武器的测试任务,设计了一种可以有效屏蔽电磁轨道炮膛内电磁干扰的过载记录仪。该记录仪外壳由多层电磁屏蔽性能良好的金属组成,结构内部使用聚氨酯进行一体化灌封。为了确保获取电枢的测试数据,记录仪采用FLASH+FRAM的数据存储形式,由FLASH记录测试全过程的数据,FRAM记录弹丸发射后的过载数据。经电磁轨道炮实弹测试,该记录仪完整可靠地记录了电枢的过载数据。测试结果表明,该记录仪的外壳可以有效屏蔽电磁轨道炮发射时膛内的强电磁场,整体结构也可以抗高过载,使内部的电路系统得以成功获取过载数据。

摘要： 当前世界各国大力发展电磁轨道发射技术,取得长足的进步。美国在电磁轨道发射技术方面,走在世界的前列。文章对美国、中国以及土耳其在电磁轨道炮方面取得的成果,进行叙述,并对当前电磁轨道发射技术面临的瓶颈进行阐述。最后,对电磁轨道炮的应用进行总结。

摘要： 随着世界新军事变革的不断深入和国防科技的迅速发展,新概念武器的潜在作战效能和应用前景已引起了各军事大国的广泛重视,纷纷加入了这场军事博弈。2021年新概念武器装备技术发展不断向前推进,新技术、新思路不断推陈出新。文中以2021年新概念武器中的定向能武器、智能弹药、电磁轨道炮的最新发展态势为视点,从战略规划、资金投入、实验测试、装备研发等方面,介绍了世界新概念武器领域的发展现状、新技术和新思路,以期为武器装备建设提供参考与借鉴。

摘要： 主要针对电磁轨道炮发射过程中百千安级脉冲大电流引起的瞬态强磁场的对外辐射特性进行研究,基于CST软件建立了电磁轨道炮发射系统准静态磁场特性分析模型,研究了电磁轨道炮发射过程中探针位置与瞬态磁通密度辐射的影响规律及频率特性,线缆对外辐射的磁通密度略大于汇流排对外辐射的磁通密度。基于RE101要求,改进频谱仪和环天线测试系统实现瞬态磁场频域测试,获取了发射系统周围的磁通密度,实测数据与仿真数据趋势一致、吻合较好,主要磁场辐射均集中在1 kHz以下,仿真和实测方法均可为电磁轨道炮系统的电磁兼容性设计提供参考,有助于电磁轨道炮系统合理布局。

摘要： 运用大学物理知识近似计算了不考虑厚度时平板简单轨道炮的出膛速度,根据得到的速度表达式分析了影响弹丸出膛速度的因素,而实际的平板轨道是有厚度的,在不考虑厚度的计算结果的基础上进一步计算,得到了考虑平板厚度时弹丸的出膛速度,通过图像法定性反映此时平板轨道的几何尺寸是如何影响弹丸的出膛速度的,并讨论了考虑厚度所带来的影响,可发现考虑或者增大平板厚度时,相当于稀释电流,会减小弹丸的出膛速度,最后还给出了提高弹丸出膛速度的方法。

摘要： 电枢与轨道之间的接触特性直接影响电磁轨道发射器工作过程中电枢与轨道接触面上的接触压力分布和电枢与轨道上的电流分布,进而影响发射器的焦耳热分布,从而影响电磁轨道发射器的性能和寿命。为了改善发射器电枢与轨道之间的接触特性,对非过盈配合状态下电枢膛内运动过程进行了仿真,得到了电枢的运动特性和接触压力随时间变化情况。选取电枢膛内运动过程中与轨道之间接触状态最严峻的典型时刻,基于Cooper-Mikic-Yovanovich电接触理论和“1 g/A”经验法则分析枢轨间接触压力,设计了期望电接触特性,并针对典型时刻的接触状态基于反向加载法设计了电枢的过盈尺寸和形态。对装配过盈电枢和非过盈电枢的发射器进行仿真研究,比较其在典型时刻的性能。结果表明,采用改进的电枢结构可以使电枢与轨道接触面上的电导率分布更加均匀,改善了电枢与轨道的接触状态,缓解了电枢区域电流分布集中现象和焦耳热集中现象,进而延长发射装置寿命。

摘要： 电磁轨道炮作为未来新型概念武器,自20世纪以来被世界各军事强国广泛研究,但由铜合金导轨失效带来的使用寿命短、发射稳定性差等问题却限制其进一步实战化应用。铜合金导轨主要存在超高速刨削、载流摩擦磨损以及电弧烧蚀等3种失效形式,总结分析了铜合金导轨这3种失效形式的产生机理,在此基础上提出了铜合金材料强化、表面改性与覆层制备、导轨结构优化等解决策略,展望了未来电磁轨道炮铜合金导轨研究方向,以期促进电磁轨道炮的研究与实际应用。

摘要： 针对轨道炮电枢出炮口时拉弧问题,提出了一种基于分流器形式的炮口电弧抑制方案.以固体电枢为研究对象,采用Simulink软件根据发射器与消弧装置的电气参数建立含有炮口消弧装置的发射系统仿真模型,目的是通过对消弧装置电气参数不同阻抗值的仿真计算,实现消弧装置电气参数与发射系统电气参数的最佳匹配,达到降低消弧支路对电枢出炮口速度的影响,同时有效地抑制炮口电弧.由于与消弧装置串联的电枢前方轨道阻抗在消弧支路阻抗中占比很大,通过消弧装置阻抗电阻、电感优化调整,实现电枢在膛内运动起始阶段,消弧支路的阻抗远大于电枢支路的阻抗,发射电流大部分都流过电枢,保证了电枢的加速运动.随着电枢向炮口方向运行,消弧支路阻抗快速减小,同时在磁通压缩作用下,消弧支路中电流快速增加,电枢支路电流减小,但由于电枢前后方磁场对其都是推进作用,电枢出炮口速度基本不受影响,保持较高的系统效率;电枢出炮口后,消弧支路的阻抗小于电弧的阻抗值,建立合理的电弧快速消引条件,消弧支路电流远大于电枢上电流,发射系统的剩余能量可通过消弧装置释放,降低炮口拉弧对发射性能的影响.经过消弧装置的电阻和电感多参数值的计算与分析,最后确定与文中发射系统匹配的消弧装置电阻约为1 mΩ,电感约为0.1μH.结合发射装置结构,设计出的消弧装置电阻为1.32 mΩ,电感为0.124μH,在搭建的发射系统仿真模型中对其进行了充电电压3 kV等级的发射仿真计算,在充电电压3 kV的发射能量等级下进行了消弧发射试验,仿真结果与试验结果具有较好的一致性,消弧效果良好.

摘要： 基于电磁轨道炮射弹速度可调的特点,研究其对视距内空中目标的射击策略.建立弹丸六自由度外弹道运动方程组以及弹丸对空中目标单发射击、全航路连续射击时的命中概率模型,系统分析单发射击、全航路连续射击下目标距离、弹丸初速对命中概率的影响.结果表明:单发射击下弹丸初速越大,目标命中概率越大;全航路连续射击下,累积命中概率随着弹丸初速增大,整体趋势上先增大、后减小,但存在局部阶跃下降现象;由近及远、有效射程内单发命中概率最大、射击远界上多发同时弹着的全航路平衡射击策略可兼顾全航路累积命中概率和舰炮打击成本,以较小的打击成本获得较优的作战效能.

摘要： @大愚若智等:电磁轨道炮的优点之一是射击时无声响、无烟雾、无炮口焰,但在很多电磁轨道炮的试验照片验照片中,炮口却有非常明显的火焰,这是怎么回事?石宏:那是由瞬间电弧产生的。电磁炮共有三类,线圈炮、电磁轨道炮、重接炮,其中电磁轨道炮是各国发展的重点,我们现在看到的射击试验照片和视频,基本都是来自电磁轨道炮。

摘要： 本文给出应用ANSYS数值仿真功能在电磁-热-温度耦合场作用下分析不同时刻焦尔热及其产生温度的方法,进而分析了电磁轨道炮枢轨的焦尔热特性及其变化规律.通过三维轨道炮模型下的有限元数值仿真,首先研究了电磁轨道炮的在脉冲波形电流下的电磁场特性;然后在电磁场-温度-热耦合场下,分析了电枢及轨道的温度变化.结果表明:枢轨接触面上的最大电流密度分布均分布在电枢和轨道的外侧边缘,电枢的最大电流密度出现在内侧拐点位置.但枢轨接触面上的温度均没有达到可以使枢轨材料熔化的熔点.

摘要： 根据Maxwell方程推导出电磁场参数与速度之间的关系,建立了直角坐标系下的电磁轨道炮模型,分析了固体电枢电磁轨道炮的速度趋肤效应;以矩形电枢和U型电枢为例,给出了边界条件和激励源函数.采用有限差分法对方程进行了分析,得到轨和电枢中的磁密度云图和电密度云图及电枢的受力曲线.轨道炮膛内磁场的高磁通密度,空间衰减迅速特点及低频特性,对轨道炮膛内磁场屏蔽设计具有重要的意义.

摘要： 电感梯度是影响电磁轨道炮发射的重要参数之一,对弹丸的发射速度和电磁炮的效率有着重要影响.本文首先基于电磁轨道炮的工作原理,构建了电磁轨道炮的运动模型.然后,在考虑电流趋肤效应和轨道炮运动模型的基础上,构建出T形导轨电枢受力的数学模型,进而借助数学软件Mathematics推导出T形导轨电感梯度的理论解析式.最后,通过对比计算不同的导轨几何参数对T形电磁轨道炮电感梯度,分析并得出结论:采用T形轨道结构比矩形轨道结构轨道,其设计时要求的横截面积小,且电枢与轨道高度越接近,电感梯度越大,此时电磁轨道炮弹丸的发射速度、工作效率也越高,对电枢的质量要求也越小.研究结果表明优化电磁轨道炮的几何结构能够明显改善电磁轨道炮的电感梯度,这对轨道炮在各方面的应用尤其是在军事上的应用有重要理论和实际的意义.

摘要： 随着高新技术的飞速发展,电磁发射技术逐渐被各国纳入新型发射手段的研究,电磁炮作为一种利用电磁发射技术的高性能武器渐渐进入各军事强国的视野.电磁炮工作过程中,电弧烧蚀、摩擦磨损和弹丸冲击等工作环境对电磁炮的导轨提出了十分苛刻的要求,导轨材料必须具有高强度、高导电性以及优异的抗电弧烧蚀性能才能胜任.本文重点介绍了弥散强化铜和热喷涂技术两种强化手段的特点及问题现状。弥散强化铜以及热喷涂技术对电磁轨道炮导轨材料性能有很大提升，导轨的使用寿命大大延长，但其方法各有优缺，在今后的应用中，仍需要根据实际情况合理的选择强化方法以达到工程运用的要求。

摘要： 电磁轨道炮是利用电磁力进行超高速发射的新概念武器系统.本文在分析研究国内外电磁轨道炮发展现状的基础上,从发射轨道长寿命、电源小型化及电力控制、电枢和弹丸结构稳定性等方面,初步提出了电磁轨道炮军事化工程应用需要解决的关键技术,为电磁轨道炮技术的发展应用提供了参考和思路.

摘要： 为了研究电磁轨道炮在极高出口速度下电枢尾部温升集中的情况,首先分析了电磁轨道炮发射过程中导致电枢尾部温度集中的原理,找出导致烧蚀现象的主要原因并加以分析.在此基础上总结了有限元方法计算该问题的弊端并提出了有限元与积分方程的实时多场耦合算法,应用该算法计算了电磁轨道炮发射过程中电枢速度、加速度、电导率更新随时间变化曲线与温升和温度分布等情况.结果表明,有限元与积分方程的实时多场耦合算法可方便解决此类问题,为电磁轨道炮电枢尾部烧蚀的研究与其它相关问题的发展提供了计算机模拟的新方法.

摘要： 针对电磁炮的射击精度问题,建立了弹丸的刚体六自由度模型,将全局灵敏度分析方法LH-OAT法和Sobol'法运用到电磁炮的射击精度分析中.基于电磁轨道炮外弹道六自由度模型,利用弹丸诸元误差和散布误差描述其射击精度,通过拉丁超立方试验设计方法对输入数据进行采样;最终基于LH-OAT法和Sobol'法对电磁轨道炮外弹道实例分析计算,得到了每个因子影响射击精度的灵敏度系数,从而甄别不同输入因子对射击精度的不同影响,得出了各输入因子对射击精度的影响规律和因子间的交互作用规律,结果验证了两种方法在电磁轨道炮射击精度分析过程中的可行性.

摘要： 电磁轨道炮是一种利用电磁能驱动带电流电枢滑动至超高速的新概念动能武器,具有初速高、射程远、威力大、可控性强等优点,进而成为各军事大国争相发展的重点.从电磁轨道炮发展的历史来看,其经历了曲折的发展历程,这符合事物发展前进性和曲折性统一的原理.经过大量的测试数据及长时间的分析研究积累，导轨失效形式大致可总结为超高速刨削与摩擦磨损、电弧烧蚀及导轨受力变形。为此，研究人员进行了各种尝试，包括运用多种轨道表面材料，进行不同方式的轨道表面材料强化等。已有的轨道表面材料及强化方法有：目前电磁轨道炮导轨材料普遍采用铜合金或铜基复合材料，包括OFHC(无氧高导电性铜)、弥散强化无氧铜和MZC（Mg-Zr-Cr）铜合金等，其中弥散强化无氧铜应用最为广泛。笔者所在的课题组把目光转向通过热喷涂的方式对轨道表面进行强化，并进行了一系列的探索实验，主要是等离子喷涂Mo的实验。

摘要： 基于数值虚拟飞行技术,采用动态嵌套网格,耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体运动方程,发展了一种能够考虑非定常气动效应的弹丸稳定性评估方法.通过对典型外挂物投放标模和BRL的M852子弹标模进行数值模拟,验证了数值方法正确、有效,可以用于数值虚拟飞行模拟.最后对某质量模拟弹丸进行了虚拟飞行模拟,给出了不同扰动情况下的落点散布和飞行稳定性评估结论.

摘要： 基于数值虚拟飞行技术,采用动态嵌套网格,耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体运动方程,发展了一种能够考虑非定常气动效应的弹丸稳定性评估方法.通过对典型外挂物投放标模和BRL的M852子弹标模进行数值模拟,验证了数值方法正确、有效,可以用于数值虚拟飞行模拟.最后对某质量模拟弹丸进行了虚拟飞行模拟,给出了不同扰动情况下的落点散布和飞行稳定性评估结论.

摘要： 本发明涉及一种电磁轨道炮轨道、电枢及电磁轨道炮，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中轨道和电枢烧蚀严重的问题。轨道的导向面设有均布的2个曲面凸起，曲面凸起沿轨道轴线方向设置；曲面凸起沿垂直于轨道轴线的截面形状相同，且截面形状的高与弦长的比为0.2‑0.3。电枢的导向面的曲面凹陷的截面形状、截面尺寸、位置与轨道的导向面的曲面凸起均相互配合。本发明更好的利用了趋肤效应和临近效应，因此该轨道中电流的分布相对较均匀，最大电流密度值较小，有利于减轻轨道表面的烧蚀现象，避免了轨道在边角处烧蚀严重的情况。

摘要： 本发明涉及一种带弹性件的电磁轨道炮固体电枢，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中为保证固体电枢和电磁轨道炮轨道的良好接触而增大固体电枢过盈量，导致在轨道中后段出现固体电枢和电磁轨道炮失接触而产生烧蚀的严重现象。本发明提供了一种带弹性件的电磁轨道炮电枢，包括固体电枢和弹性件，弹性件为绝缘体并设于固体电枢上；弹性件用于为固体电枢提供持续向外的支撑力。通过在固体电枢内部设置弹性件，在固体电枢运动过程中，固体电枢与电磁轨道炮保持良好接触，避免出现因固体电枢和电磁轨道炮轨道失接触而产生烧蚀和转捩的现象。

摘要： 本发明涉及一种基于去离子水冷却的电磁轨道炮的轨道，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有轨道没有办法进行高效的实时冷却的问题。轨道内部开设U形的冷却管道；冷却管道包括：1条进水管、1条出水管和连接管；进水管和出水管均沿轨道的延伸方向设置，且进水管和出水管通过连接管连接；冷却管道内通有去离子水了冷却管道与液体循环系统连通。本发明既保证了良好的导电效果，还能对轨道进行实施冷却，减少了轨道上产生的热量，也影响不到轨道的使用寿命，能及时散去炮膛内的热量，减少了烧蚀等情况的出现，提高了电磁轨道炮连续发射时的效率。

摘要： 本发明涉及一种用于冷却电磁轨道炮轨道的系统及冷却方法，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有炮膛内散热不及时，导致轨道表面被烧蚀，造成轨道表面损伤的问题。一种用于冷却电磁轨道炮轨道的系统，包括设于电磁轨道炮轨道内的冷却通道、用于储存冷却剂的储液罐和低温液体泵；冷却通道的前段沿导轨的长度方向设置，冷却通道的后段偏向导轨和电枢接触面的方向设置；低温液体泵将储液罐中的冷却剂输送至冷却通道中。本发明能够对电磁轨道炮的轨道进行实时冷却，从而减少轨道的阻抗，减少能量损失，增大电枢的加速力，进而增大系统的效率。

摘要： 本发明涉及一种基于微锥型的电磁轨道炮轨道，属于电磁轨道炮领域，解决了现有技术中电枢在轨道末端会发生失接触的问题。轨道包括第一轨道和第二轨道，电磁轨道炮的电枢在第一轨道和第二轨道之间运动；靠近炮口端的轨道间距小于远离炮口端的轨道间距。在轨道炮发射过程中，上述设计能够增加枢轨的有效接触面积，减少轨道中后段中因枢轨脱离而导致的打火烧蚀等情况，减少了炮膛内热量的产生，对轨道起到了很好的保护作用。

摘要： 本发明涉及一种电磁轨道炮的轨道冷却系统及冷却方法，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有炮膛内散热不及时，导致轨道表面被烧蚀，造成轨道表面损伤的问题。一种电磁轨道炮的轨道冷却系统，包括设于电磁轨道炮轨道内的冷却通道、用于储存冷却剂的储液罐和低温液体泵；所述冷却通道沿导轨的长度方向设置；所述低温液体泵将储液罐中的冷却剂输送至所述冷却通道中。本发明能够对电磁轨道炮的轨道进行实时冷却，从而减少轨道的阻抗，减少能量损失，增大电枢的加速力，进而增大系统的效率。

摘要： 本发明涉及一种带有冷却孔的电磁轨道炮轨道，属于电磁轨道炮技术领域，解决现有轨道没有办法进行高效的实时冷却的技术问题。电磁轨道炮轨道内部设有冷却孔，冷却孔沿电磁轨道炮轨道的延伸方向设置，且从电磁轨道炮轨道远离炮口的一端穿出；冷却孔内通有去离子水；冷却孔与液体循环系统连通。本发明利用在轨道中开冷却孔，水箱中的去离子水通过水泵输送到带冷却孔的导轨中，对轨道进行持续冷却，减少轨道上的热量，保护轨道不被烧蚀，进而增大电枢的加速力，从而增大系统的效率。

摘要： 本发明涉及一种电磁轨道炮轨道、电枢及电磁轨道炮，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中轨道和电枢烧蚀严重的问题。轨道的导向面设有均布的2个曲面凸起，曲面凸起沿轨道轴线方向设置；曲面凸起沿垂直于轨道轴线的截面形状相同，且截面形状的高与弦长的比为0.2‑0.3。电枢的导向面的曲面凹陷的截面形状、截面尺寸、位置与轨道的导向面的曲面凸起均相互配合。本发明更好的利用了趋肤效应和临近效应，因此该轨道中电流的分布相对较均匀，最大电流密度值较小，有利于减轻轨道表面的烧蚀现象，避免了轨道在边角处烧蚀严重的情况。

摘要： 本发明提供了一种用于电磁轨道炮的消弧装置及电磁轨道炮，属于电磁发射器技术领域。消弧装置包括壳体，壳体包括上侧壁、下侧壁、左侧壁和右侧壁，壳体前端的四周分别设有栅格结构，上侧壁上于栅格结构的后侧设有用于容纳和固定上轨道的上凹槽，下侧壁上于栅格结构的后侧设有用于容纳和固定下轨道的下凹槽。本发明利用窄缝灭弧的原理设计了栅格结构，能够有效消灭弹丸发射过程中炮口出现的电弧，防止高能量电弧对轨道接触面的烧蚀损坏，并在消弧装置内开设了冷却槽，并通入循环冷却水来对消弧装置降温，达到间接给轨道降温的目的。通过将灭弧原理和降温作用相结合，较好地实现了对轨道表面的保护，以防弹发射过程中，剩余高能量电流对轨道的烧蚀。

摘要： 本发明涉及一种带弹性件的电磁轨道炮固体电枢，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中为保证固体电枢和电磁轨道炮轨道的良好接触而增大固体电枢过盈量，导致在轨道中后段出现固体电枢和电磁轨道炮失接触而产生烧蚀的严重现象。本发明提供了一种带弹性件的电磁轨道炮电枢，包括固体电枢和弹性件，弹性件为绝缘体并设于固体电枢上；弹性件用于为固体电枢提供持续向外的支撑力。通过在固体电枢内部设置弹性件，在固体电枢运动过程中，固体电枢与电磁轨道炮保持良好接触，避免出现因固体电枢和电磁轨道炮轨道失接触而产生烧蚀和转捩的现象。