电磁发射拦截系统电磁发射组件仿真研究

电磁发射系统的脉冲成形网络建模与仿真分析宋耀东;陈启明;孙德元;李振超;翟玉娟【摘要】电磁轨道发射的脉冲功率电源一般采用脉冲成形网络(PFN),为了探索电磁轨道发射器和电源的匹配关系,文章在对电磁发射过程中的电磁过程和物理过程进行研究和分析的基础上,建立了结合PFN电路和电枢运动过程于一体的仿真模型;该模型包括了发射过程中轨道的动态电阻和动态电感,利用该模型进行了单模块和6模块PFN仿真分析,结果表明仿真计算的数据与实验数据相吻合;利用该模型进一步计算分析了影响电磁发射效率的几种影响因素.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2014(022)004【总页数】3页(P1257-1259)【关键词】脉冲成形网络;电磁发射;仿真模型【作者】宋耀东;陈启明;孙德元;李振超;翟玉娟【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州 450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州 450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州 450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州 450047;中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州 450047【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言随着现代脉冲功率技术的迅速发展，以脉冲功率技术为基础的电磁轨道发射技术近几十年也得到迅速发展［1］。

对电磁发射的仿真也在不断的进步中，目前大部分电磁发射的仿真分为电路仿真和运动仿真两部分分开进行。

在实际发射中，电磁过程和运动过程共同决定了发射的结果，因此若能在一个模型中同时反映电路过程和电枢的运动过程，这样既简化了仿真模型，又能准确直观计算出电枢出膛时的加速度、速度和位移等各项运动参数。

本文在分析PFN电路并结合电枢在炮膛中的运动过程的基础上，建立了合理的反映电枢在轨道中运动的模型，最终在PSCAD软件中建立了考虑电枢在轨道中运动过程的PFN仿真模型。

1 电磁轨道发射工作原理电磁轨道发射装置主要包括发射装置和脉冲成形网络（PFN），发射装置由两条平行的金属导轨和一个电枢（被发射物）组成，PFN回路电路图如图1所示，主要包括电容器C，开关K，调波电感L，续流二极管D。

现代电子技术Modern Electronics TechniqueNov. 2023Vol. 46 No. 222023年11月15日第46卷第22期0 引 言在当前电子信息科技飞速发展的时代，强电磁脉冲因其具备能量强度大、峰值强度高、作用范围极广、破坏力强大等特点，越来越受到国内外学者的广泛关注[1⁃6]。

为了进行电气电子产品、武器装备等抗电磁脉冲干扰能力的检验、考核和验收，美国率先在美军标MIL⁃STD⁃461E 中提出了辐射敏感度实验方法。

我国现有最新标准GJB 151B —2013中的RS105测试项也详细规定了电磁脉冲测试的方法和等级[7]。

国内近些年来在强电磁脉冲领域，特别是关于强电磁脉冲模拟器的课题有很多的研究成果。

康宁等人利用电磁仿真软件CST 仿真了锥形结构电磁脉冲模拟器试验装置中场的分布，通过仿真DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.22.006引用格式：王鹏飞，刘恩博，李贤灵，等.一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究[J].现代电子技术，2023，46（22）：28⁃32.一种强电磁脉冲模拟器的仿真及验证研究王鹏飞， 刘恩博， 李贤灵， 王海星， 张宗兵， 田清文（广州广电计量检测股份有限公司 电磁兼容研究所， 广东 广州 510656）摘 要： 用于GJB 151B —2013中RS105测试项目的平面金属板有界波模拟器，其过渡段上下对称能保证产生快前沿脉冲，并使得测试系统所占空间相对较小；且该模拟器中的平行板段会使得有效测试空间相对较大。

为实现GJB 151B —2013中RS105项目测试虚拟化、便捷化，文中基于有限积分技术算法（FIT ）的电磁仿真软件CST ，通过仿真与实测相结合的方法，对平面金属板有界波模拟器的仿真进行研究，提出一种与该脉冲模拟器等比例的仿真模型，并对该模拟器仿真模型的电场分布特性进行分析。

结果表明，所提模型的仿真结果与实测结果非常接近，RS105试验设备测试空间中的电场分布基本均匀，沿传播方向电场逐渐减小，而且电场关于测试系统中心的轴线呈对称分布。

第20卷第3期2008年9月弹道学报Jour nal of BallisticsVo l.20N o.3Sep.2008收稿日期:2007 07 10作者简介:邓启斌(1963-),男,副研究员,博士研究生,研究方向为电磁发射技术.电磁发射拦截系统拦截效应仿真邓启斌1,3,夏智勋1,王成学2,张鹏翔3(1.国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073;2.海军航空工程学院研究生队,山东烟台264001;3.北京特种机电研究所,北京100081)摘要:介绍了电磁发射拦截系统的组成和工作过程,分析了影响动能穿甲弹穿甲能力的因素.以拦截弹与穿甲弹相碰撞的物理过程为例,建立了拦截弹和穿甲弹的三维有限元模型;对拦截弹与穿甲弹在穿甲弹与拦截弹侧面平行、穿甲弹与拦截弹大圆孔轴线共面和穿甲弹在接触面上的投影与拦截弹接触面长边的夹角为45 这3种情况下的碰撞过程进行了有限元仿真,分析了拦截弹与穿甲弹碰撞后的速度变化及状态改变情况,结果表明,拦截弹与穿甲弹相碰后,穿甲弹对装甲车辆的破坏力明显降低.关键词:电磁发射;拦截弹;主动防护中图分类号:T M 303.1 文献标识码:A 文章编号:1004 499X(2008)03 0049 04Simulation of Intercepting Efficiency of the ElectromagneticLaunching Interception SystemDENG Qi bin 1,3,XIA Zhi x un 1,WANG Cheng x ue 2,ZH ANG Peng x iang 3(1.S chool of Aerospace an d M aterial Engineerin g,National U niversity of Defens e Techn ology,Changs ha 410073,C hina;2.Gradu ate Student Brigade,Naval Aeron autical Engin eering Ins titu te,Yantai 264001,China;3.Beijing In stitu te of Special Electr om ech nical Technology,Beijin g 100081,China)Abstract:T he makeup and the w o rking principle o f the electromag netic launching interception system (EM LIS)w ere presented,and the factor of influencing the ability o f kinetic ener gy ar m our piercing shell w as analy zed.Taking the physical process of intercepto r im pacting on ar m our piercing shell as an ex am ple,a 3D finite elem ent model (FEM)o f intercepto r and armo ur piercing shell w as set up.The finite element simulatio n o f inter ception projectile impacting ar m our pier cing shell w as per for med w hen armo r pier cing shell is parallel to the side of interception pro jectile,ar mor piercing shell is coplanar to the big hole axes of interceptio n pro jectile and pro jection o f ar mor piercing shell at interface m ake an ang le of 45 w ith the long side o f interception pro jectile inter face.T he variatio n of velocity and state were analyzed after the interception pro jec tile impacting against armour piercing shell.T he results reveal that damage o f arm our piercing shell piercing armo r v ehicle is reduced obviously.Key words:electrom ag netic launching ;inter ception projectile;active protection 电磁发射拦截技术是一种用于拦截、摧毁敌方攻击弹药的主动防护技术.该技术能极大地提高重点防御目标及坦克等装甲车辆的生存能力,因而,目前世界很多军事强国都在积极开展电磁发射拦截技术的研究.电磁发射拦截技术又称为超近程反导技术,与传统的近程拦截技术相比,它具有能源简易、反应速度快及方向可控等优点,在军事领域有着良好的应用前景.随着对电磁发射拦截技术研究的逐步深入,关于电磁发射拦截效应的研究也日益受到许多国家的重视.例如,近年来,法德联合实验室加弹道学报第20卷强了对电磁拦截效应的研究工作,并取得了显著成绩.荷兰国防与安全部也开始了对三维电磁拦截防护的研究,并在二维和三维电磁拦截效应仿真方面取得了一定的研究成果.为了探索拦截弹与动能弹相碰撞时的作用机理,本文用数值仿真技术对拦截弹与穿甲弹的碰撞过程进行了仿真.1 电磁发射拦截系统电磁发射拦截系统(Electro magnetic Launch ing Interception Sy stem,EM LIS)的组成如图1所示[1].该系统主要由探测系统、控制系统、电源(脉冲电容器组)、开关、驱动线圈、绝缘材料、底座和拦截弹组成.当探测系统探测到来袭的目标,控制系统判断出来袭目标的类型,计算出来袭目标的方向、速度和距离,确定拦截弹的发射时刻,瞬间闭合开关,将拦截弹发射出去,拦截弹与来袭目标碰撞,使来袭目标改变飞行方向或丧失破坏能力,从而确保受保护装备的安全[2].图1 电磁发射拦截系统的组成2 影响动能穿甲弹穿甲能力的因素2.1 动能穿甲弹速度对穿甲能力的影响动能穿甲弹的破坏威力与触靶速度密切相关.图2所示为长杆形穿甲弹(L /d =10)射击半无限均质装甲钢板所得的弹坑相对直径d/D 及相对穿深H /L 与入射速度v 之间的关系曲线[3],其中,H 为装甲钢被穿入深度(拉伸强度900M Pa ),D 为弹坑平均直径,L 为弹体长度,d 为弹体直径, =L /d 为长径比,H *=H /L 为相对穿深.由图2可以看出,对于钨合金长杆形穿甲弹L/d =10,穿入深度H 与弹长相同时(H /L =1)的触靶速度约为1600m/s.目前动能弹的速度约1700~1800m/s,对初速为1700m/s 的动能穿甲弹来说,在2000m 处的速度约为1580~1600m/s;而对初速为1800m/s 的动能穿甲弹来说,在2000m 处的速度约为1680~1700m /s.从图2还可以看出,在着靶速度约为1700~1800m /s 的范围内,曲线的斜率很大,这表明如果穿甲弹的速度有少量降低,其穿甲厚度将会降低许多.若用电磁发射拦截系统发射拦截弹,使拦截弹在离被防护目标一定距离上与穿甲弹相碰撞,则穿甲弹的速度会降低更多,穿甲深度也会大大降低.图2 穿甲弹相对穿深与触靶速度的关系2.2 动能穿甲弹入射角度对穿甲能力的影响外挂反应装甲结构的坦克车辆的反应装甲板块形成的倾斜间隙会使穿甲弹侵彻姿态发生变化.变化规律近似满足Recht Ipso n 理论:sin (2 ) {(v 250/v 20)/[1+(1-v 250/v 20)1/2]}(1)式中, 为穿甲弹斜侵彻时弹体入射方向与出靶方向间的角度,即偏斜角;v 0为穿甲弹的入射速度;v 50为穿甲弹的极限穿透速度.若取穿甲弹穿透30mm /68装甲板的v 50为600m/s,则当着靶速度从1600m/s 降低至1400m/s 时,偏斜角 将增加约0.4 (从1.6 增加到2.0 ),按偏斜角 为2.0 时侵彻能力降低6%计,速度降低200m/s ,使侵彻能力显著下降.同时穿甲弹入射角度增加,等同于装甲的防护厚度增加,这将大大增加坦克车辆的防护能力.2.3 动能穿甲弹弹头状态对穿甲能力的影响若拦截弹在离被防护目标一定距离的范围内与穿甲弹相碰撞,可使穿甲弹偏离轨迹或者被损坏,从而减小对被防护目标的毁伤能力.另外,拦截弹与穿甲弹相碰撞后,会使弹头产生钝化,从而使穿甲弹的作用效果大大降低.3 仿真实例以装甲车辆电磁发射拦截系统的拦截弹与穿甲50第3期邓启斌,等 电磁发射拦截系统拦截效应仿真弹相碰撞的物理过程为例,用某结构动力有限元分析软件,对拦截弹的电磁拦截效应进行仿真.3.1 仿真方案由于拦截弹与穿甲弹碰撞时的姿态及相对空间位置存在随机性,分析中假设拦截弹与穿甲弹相碰撞的姿态如图3所示.从图3可以看出,穿甲弹与拦截弹接触面的夹角为45 ,在此前提下,选取3种情况(如图4所示)进行了仿真: 穿甲弹与拦截弹侧面平行; 穿甲弹与拦截弹大圆孔轴线共面; 穿甲弹在接触面上的投影与拦截弹接触面长边的夹角为45.图3拦截弹与穿甲弹的碰撞姿态图4 拦截弹与穿甲弹的碰撞3.2 仿真模型拦截弹与穿甲弹的仿真模型如图4所示.穿甲弹弹芯直径25mm,杆长700mm,材料为钨合金;拦截弹端面为梯形,长边170mm,短边30mm,高度80mm,厚度100mm,中心大孔直径40mm,小孔直径20mm ,材料为铝合金.模型的材料特性参数如表1所示.表中, 为材料的密度,E 为弹性模量, 为材料的屈服强度,G 为剪变模量, 为泊松比.表1 模型材料参数/(g cm -3)E/GPa /M Pa G/GPa 拦截弹 2.6972380260.36穿甲弹芯1830016000.650.32对于第 、第 种情况采用1/2模型,这样既能满足分析需要,又使模型单元数量减半,缩减计算时间.对第 种情况采用全模型.给模型赋予相应的材料特性后,选择六面体单元进行划分,生成拦截弹和穿甲弹的有限元模型,其中拦截弹1/2模型的单元数为491120个,穿甲弹1/2模型的单元数为1480个.全模型的单元数量为第 、第 种情况的2倍.对穿甲弹模型划分单元时,沿轴向实行单元渐变处理,即头部(球形端部)单元密度较大,尾部单元较疏.采用此措施的目的是既能保证穿甲弹头部有较大的单元密度,确保计算精度,又能减少模型单元的总体数量,减小计算时间.图5所示为拦截弹和穿甲弹1/2模型的局部单元划分情况.分析中,在碰撞初期假设拦截弹的速度为200m/s,高速动能穿甲弹的速度约为1720m/s.图5 拦截弹与穿甲弹1/2模型的局部单元划分情况3.3 仿真结果分析1)第 种碰撞情况.图6(a)、6(b)分别为第 种情况下拦截弹与穿甲弹碰撞后的状态及碰撞后穿甲弹头部的变形.碰撞后拦截弹与穿甲弹的速度v i 、v p 变化如图7所示.图6 第 情况下拦截弹与穿甲弹碰撞后的状态从图6、图7可以看出,穿甲弹弹芯与拦截弹碰撞后,产生了破碎钝化现象,穿甲弹杆前部发生弯曲,杆头部变为墩粗墩扁,且速度由1720m/s 减至1671m /s,降低49m/s.同时,穿甲弹的运动方向偏转2.9 ,穿甲弹的穿甲能力受到较严重的影响.51图7 第 情况下碰撞后速度变化拦截弹碰撞后在侵彻部位产生大变形并贯穿成孔,拦截弹的速度减小,方向改变.穿甲弹弹芯与拦截弹碰撞,速度降低,再碰撞到装甲车辆钢板后,穿甲深度大大降低.另外,对于200mm 厚的装甲钢板,穿甲弹以65 着角时,穿甲厚度是473.5mm,拦截弹使穿甲弹的运动方向偏转2 9 ,穿甲弹的穿甲厚度变为531.6mm,相当于装甲的防护厚度增加58.1mm,防护厚度增加12.3%.假设拦截弹在距装甲车辆10m 处与穿甲弹相碰撞,拦截弹使穿甲弹的运动方向偏转2.9 ,那么穿甲弹在触及装甲车辆时将偏转0.5m,使穿甲弹偏离装甲车辆的可能性增大.2)第 种碰撞情况.图8(a)、8(b)分别为第 种情况下拦截弹与穿甲弹碰撞后的状态及碰撞后穿甲弹头部的变形.碰撞后拦截弹与穿甲弹的速度如图9所示.图8 第种情况下拦截弹与穿甲弹碰撞后的状态图9 第 种情况碰撞后速度变化从图8、图9可以看出,穿甲弹芯与拦截弹碰撞后,弹芯头部变为墩粗状,杆前部发生弯曲,速度由1720m/s 减小到1701.7m /s,降低18.3m/s.同时,穿甲弹的运动方向偏转4.5 ,穿甲弹的穿甲能力削弱.拦截弹碰撞后在侵彻部位产生大变形,并被贯穿产生孔,速度先减小后增大,方向改变.穿甲弹弹芯与拦截弹碰撞后,产生了钝化现象,最后碰撞到装甲车辆钢板,穿甲深度大大降低.另外,对于200m m 厚的装甲钢板,穿甲弹以65 着角时,穿甲厚度是473.5mm ,拦截弹使穿甲弹的运动方向偏转4.5 ,穿甲弹的穿甲厚度变为571.1mm,相当于装甲的防护厚度增加97.8mm,目标的防护厚度增加20.7%.假设拦截弹在距装甲车辆10m 处与来袭穿甲弹相碰撞,碰撞后,拦截弹使穿甲弹的运动方向偏转4.5 ,则穿甲弹在触及装甲车辆时将偏转0.79m,使穿甲弹偏离装甲车辆的可能性大大增加.3)第 种碰撞情况图10(a)、10(b)分别为第 种情况下拦截弹与穿甲弹碰撞后的状态及碰撞后穿甲弹头部的变形.碰撞后拦截弹与穿甲弹的速度如图11所示.图10 第种情况下拦截弹与穿甲弹碰撞后的状态图11 第 种情况碰撞后速度变化从图10、图11可以看出,穿甲弹芯与拦截弹碰撞后,头部变成墩粗墩扁,并出现弯回现象,杆前部发生弯曲;穿甲弹的速度由1720m/s 减小至1671.1m/s,降低了48.9m/s,同时,穿甲弹运动(下转第58页)H UA NG Ku n,LIU Rongzhong.A duty cycle optimiz ationand captu re probab ility calcu lation of termin al sensitive projec tiles[C].27th Annual Amm unition Academ ic Symp os ium.Beijing:China Ordnance Society,1998.(in Ch ines e)[2]黄鹍,刘荣忠.末敏弹系统效能灵敏度分析[J].兵工学报,2001,22(3):412-415.H UA NG Ku n,LIU Rongzh on g.Sen sitivity an alys is of sys temefficien ab ou t term inal s ensitive projectiles[J].Acta Arma m entarii,2001,22(3):412-415.(in C hinese)[3]蔺飞燕,陈智锋.计算中心区敏感系数的数值仿真[C].第十二届引信学术年会论文集.北京:中国兵工学会.2001:43 -46.LIN Feiyan,CHE N Zhifeng.Nu merical simulation for cen ter r egion s s ens itive coefficient calculation[C].12th Annual Fuz e Academic Sym posium.Beijin g:Ch ina Ordnance S ociety, 2001:43-46.(in Chines e)[4]肖业伦.航天器飞行动力学原理[M].北京:中国宇航出版社,1995:18-20.XIAO Yelun.Fligh t dynamics mechanics for spacecraft[M].Beijing:Ch ina Astronautic Publis hing H ou se,1995:18-20.(in Chinese)[5]刘记军.E FP成型飞行及侵彻钢靶特性的数值模拟分析[J].弹箭与制导学报,2006,26(1):71-73.LIU Jijun.Numerical s imulation and analysis of charateristic of EFP formin g flying and penetrating steel target[J].J ou rnal of Projectiles,Rockets,M issiles an d Guidance,2006,26(1): 71-73.(in Chines e)[6]杨冬梅,陈惠武.EFP飞行及威力实验研究[J].弹道学报,2000,12(4):82-85.YANG Don gmei,CH EN H uiw u.Ex perim ental s tudy of flight characteristics and pen etration ability of EFP w arh ead[J].Journ al of Ballistics,2000,12(4):82-85.(in Chinese)(上接第52页)方向偏转4.5 ,较严重地影响穿甲弹的穿甲能力.拦截弹碰撞后在侵彻部位产生大变形,出现撕裂、破碎现象,速度先减小后增大,方向改变.穿甲弹弹芯与拦截弹碰撞后,产生了破碎、钝化现象,最后碰撞到装甲车辆钢板,穿甲深度大大降低.由于穿甲弹与拦截弹碰撞后的偏转角度与第 种情况相同,所以对相同厚度的装甲钢板和相同距离外的装甲车辆来说,穿甲弹与拦截弹相碰撞后,其穿甲厚度的改变量和对装甲车辆的偏移距离也相同.此外,从穿甲弹的偏转角度和速度降低来看,这种情况下,拦截弹的拦截效果要好于第 、第 种情况.4 结论本文介绍了电磁发射拦截系统的组成及工作过程,分析了影响动能穿甲弹穿甲能力的因素,以拦截弹与穿甲弹相碰撞的物理过程为例,在穿甲弹与拦截弹接触面的夹角为45 的前提下,对拦截弹与穿甲弹相碰撞时,穿甲弹与拦截弹侧面平行、穿甲弹与拦截弹大圆孔轴线共面和穿甲弹在接触面上的投影与拦截弹接触面的长边的夹角为45 这3种情况时的碰撞效果进行了仿真,结果表明,拦截弹与穿甲弹相碰后,穿甲弹对装甲车辆的破坏力将明显降低.这对进一步工程发展具有一定指导意义.参考文献[1] 王成学,王向阳,曹延杰.电磁发射拦截装置中驱动线圈的结构分析[J].海军航空工程学院学报,2005,(3):389-392.WANG Ch engxu e,WANG Xiangyan g,CAO Yanjie.Struc tural analysis of launch coil in electromagnetic launch intercep tion system[J].J ournal of Naval Aeronautical Engineering In stitute,2005,(3):389-392.(in Chinese)[2]KLAUS S,VOLKER B.Active armor pr otection conceptionand design of steerable launcher systems fed by m odu lar pulsed pow er sup ply units[J].IE EE T rans on M ag,2001, 37(1):238-241.[3]张自强.装甲防护技术基础[M].北京:兵器工业出版社,2000:68-71.ZH ANG Ziqiang.Basic tech nology of armor protection[M].Beijin g:Publishing Hou se of Ordance In dustry,2000:68-71.(in Chinese)[4]赵国志.穿甲工程力学[M].北京:兵器工业出版社,1992:103-108.ZH ANG Guozhi.Engin eering mechanics of arm or piercin g [M].Beijing:Publis hing H ouse of Ordance Indus try,1992: 103-108.(in Chinese)。

智慧华盛恒辉导弹发射系统电磁环境模拟系统是一种高度专业化的设备，旨在模拟导弹发射时所处的复杂电磁环境。

以下是对该系统的详细解析：
软件开发可以来这里，这个首肌开始是幺乌扒，中间是幺幺叁叁，最后一个是泗柒泗泗，按照你的顺序组合可以找到。

华盛恒辉科技有限公司：是一家专注于高端软件定制开发服务和高端建设的服务机构，致力于为企业提供全面、系统的开发制作方案。

在部队军工政企开发、建设到运营推广领域拥有丰富经验，在教育，工业，医疗，APP，管理，商城，人工智能，军工软件、工业软件、数字化转型、新能源软件、光伏软件、汽车软件，ERP，系统二次开发，CRM等领域有很多成功案例。

五木恒润科技有限公司：是一家专业的军工信息化建设服务单位，为军工单位提供完整的信息化解决方案。

在教育，工业，医疗，APP，管理，商城，人工智能，军工软件、工业软件、数字化转型、新能源软件、光伏软件、汽车软件，ERP，系统二次开发，CRM等领域有很多成功案例公司设有股东会、董事会、监事会、工会等上层机构，同时设置总经理职位，由总经理管理公司的具体事务。

公司下设有研发部、质量部、市场部、财务部、人事部等机构。

智慧华盛恒辉导弹发射系统电磁环境模拟系统通过模拟真实或假想的电磁环境，为导弹的研制、测试、训练等提供必要的支持。

系统构成
导弹发射系统电磁环境模拟系统通常由以下几个关键部分组成：
信号发生器
控制单元
天线阵列
数据处理单元
系统功能
导弹发射系统电磁环境模拟系统具备以下主要功能：
信号模拟
环境模拟
测试评估
训练支持
导弹发射系统电磁环境模拟系统是一种高度专业化的设备，具有广泛的应用价值和重要的战略意义。

电磁发射拦截系统拦截效果仿真王成学;曹延杰;李军;李士忠【摘要】拦截弹对来袭目标的毁伤效果是衡量电磁发射拦截系统性能的一项重要指标.为了分析拦截弹对来袭目标的碰撞效果,以拦截弹与穿甲弹相碰撞的物理过程为例,建立了拦截弹和穿甲弹相碰撞的三维有限元模型,在碰撞角度分别为30°、45°和60°的情况下,对拦截弹与穿甲弹的碰撞过程进行了仿真,并分析了钢铝复合结构的拦截弹参数变化对碰撞效果的影响规律.结果表明:穿甲弹与拦截弹碰撞后,弹头发生钝化、破碎现象、速度降低、方向偏转,对装甲车辆的毁伤能力明显降低;钢铝复合结构的拦截弹对穿甲弹的毁伤效果显著增强.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】4页(P23-26)【关键词】电磁发射拦截系统;拦截弹;有限元【作者】王成学;曹延杰;李军;李士忠【作者单位】海军航空工程学院,山东烟台 264001;海军航空工程学院,山东烟台264001;北京特种机电研究所,北京 100081;北京特种机电研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TJ8661 发射装置工作原理发射装置是电磁发射拦截系统的动力装置，其主要作用是为拦截弹提供足够的动能，使来袭目标毁坏或偏离航向，它的组成及工作原理如图1所示[1]。

从图1(a)可以看出，发射装置主要由平面螺旋状发射线圈、底座、绝缘材料和拦截弹组成。

其中，发射线圈和拦截弹为导电性能良好的非磁性金属材料。

发射线圈A-A′和B- B′相互垂直，分别与两个独立的高功率脉冲电源(电容器组C1、C2)和控制开关K1、K2相连，构成两个独立的放电回路。

若K1、K2闭合，回路中将会有脉冲大电流通过，发射线圈周围会产生变化的强磁场，拦截弹内将产生感应电流，磁场与感应电流相互作用，使拦截弹受到很大的电磁力，在电磁力的作用下拦截弹以一定的速度飞向目标。

通过控制装置调节两个放电回路(如图1(b)所示)的放电延时t1和t2，便可控制拦截弹的飞行方向。

工艺·技术·应用磁阻式电磁发射器直线推进电机仿真优化李和丰1，余海涛2(1. 山东大学电气工程学院，山东济南250100；2. 东南大学电气工程学院，江苏南京210000)摘 要：基于磁阻式电磁炮的基本结构和原理，对直线推进电机进行设计和优化。

利用Ansoft Maxwell软件建立模型，通过动子初始位置、控制电路、动子材料、定子铁芯形状结构的优化，得出不同参数下的速度优化效果。

初步探究了不同参数之间的关系对优化效果的影响。

结果表明初始位置优化、外电路控制优化及结构优化方法均有良好的优化效果。

其中外电路控制优化效果最佳，对电磁炮的效率有显著提升，并且控制方法新颖独特。

最后给出了经过优化后的电机本体设计与外电路设计，方便后续实物制造验证研究。

根据仿真结果，本设计加速效果良好，可以达到弓弩的储能密度。

关键词：磁阻式电磁发射器; 电磁炮; 直线电机; 速度优化中图分类号：TM359.4 文献标志码：A 文章编号：1001-3830(2017)03-0046-04 Simulating optimization on linear propulsion mortorfor reluctance-type electromagnetic gunLI He-feng1, YU Hai-tao21. School of Electrical Engineering, Shandong University, Ji’nan250100, China;2. School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing210000, ChinaAbstract: Based on the basic structure and principles of reluctance type guns to perform linear propulsion motor design and optimization. Using Ansoft Maxwell software model, the initial mover position, control circuit, the mover materials, and the structure of the stator core shape were optimized, and resultantly the speed optimization obtained under different parameter. The influence of relationship between different parameters on the optimizing effect was explored. The results show that, the initial position, external control circuit and structure have better optimization results.Wherein the external circuit control optimization is the best because the efficiency of the guns has a revolutionary improvement and its control method is unique. Finally optimization design of both motor body and external circuit were given for physical manufacturing validation studies. The simulation results show that this design can achieve good acceleration with energy density of a crossbow.Key words: reluctance type electromagnetic gun; coilgun; linear motor; speed optimization1 引言高速直线电机是一种新型的超高速电磁发射装置。

三级重接式电磁发射系统的仿真与实验研究的开题报告一、研究背景电磁发射系统是指利用电流在导线中流动时所产生的磁场，将能量通过电磁感应原理传递到空间中的目标物体上，从而实现对目标物体的作用，如磁场干扰、电磁辐射等。

其应用范围很广，包括军事、民用、医疗等领域。

其中，三级重接式电磁发射系统是一种高能量密度的电磁发射系统，可以产生强烈的磁场和电场，能够用于导弹的制导和干扰、飞机的电子战等领域。

本研究旨在对三级重接式电磁发射系统进行仿真和实验研究，分析其传输特性和发射效果，为其优化设计提供理论支持和实验基础。

二、研究内容和目标1. 建立三级重接式电磁发射系统的仿真模型，分析其传输特性和发射效果。

2. 设计三级重接式电磁发射系统实验平台，进行实验研究。

3. 对仿真和实验结果进行比较与分析，优化设计方案，提高发射效率和稳定性。

三、研究方法和步骤1. 系统理论分析：通过文献研究和数据分析，掌握三级重接式电磁发射系统的原理、结构和参数等信息，为建立仿真模型奠定基础。

2. 建立仿真模型：根据三级重接式电磁发射系统的实际参数，采用电磁场有限元分析软件，建立仿真模型，进行传输特性和发射效果的计算和分析。

3. 设计实验平台：根据仿真结果，设计三级重接式电磁发射系统实验平台，搭建实验装置，选择合适的测试方法和测试指标。

4. 实验研究：进行实验研究，获取测试数据，分析实验结果。

5. 结果比较和优化设计：将仿真和实验结果进行比较和分析，找出差异和问题，优化设计方案和调整参数，提高发射效率和稳定性。

四、研究意义本研究的成果可以为三级重接式电磁发射系统的优化设计提供理论基础和实验依据，提高其发射效率和稳定性。

同时，也为电磁发射系统的发展和应用提供一定的参考和支持。

五、论文结构本论文主要分为以下几个部分：1. 绪论：介绍研究背景、目标和方法。

2. 系统理论分析：对三级重接式电磁发射系统的原理、结构和参数进行分析。

3. 仿真模型建立：针对三级重接式电磁发射系统的仿真模型进行建立和计算，分析其传输特性和发射效果。

拦截弹电磁发射过程的控制与仿真王慧锦;曹廷杰;王成学;金洪波【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2012(29)4【摘要】Launching process of the interception projectile is a complex dynamic process involving multi - fields and is difficult to be solved. In order to solve the problem that electromagnetic( EM) analysis is isolated with the circuit analysis existed in current research, the field - circuit coupled method was used in this paper. Launching process of the interception projectile was simulated with the software Maxwell 2D and Simplore. Hie current wave of the discharge circuit, the magnetic field and eddy current of the EM launcher as well as the EM force, the velocity and the position varying with the time were obtained through simulation. Launching experiments were completed with EM experimental device. The consistency between the experimental result and the simulation result verifies the feasibility of analysis in this paper.%在电磁拦截系统动能优化问题的研究中,拦截弹的电磁发射过程,是一个涉及多物理场的复杂动态过程,求解困难.传统分析方法存在电磁场分析与电路分析相互孤立的问题.为提高动力性能,提出场路耦合分析方法,利用Maxwell 2D与Simplore的协同仿真对拦截弹的电磁发射过程进行了仿真研究,得到了发射过程中放电回路的电流波形、发射装置的磁场和涡流分布,以及拦截弹所受电磁力、拦截弹速度和位移随时间的变化规律.并进行了拦截弹发射实验,实验结果与仿真数据的一致性表明所建立的场路耦合模型是正确的.【总页数】5页(P26-30)【作者】王慧锦;曹廷杰;王成学;金洪波【作者单位】海军航空工程学院,山东烟台264001;海军航空工程学院,山东烟台264001;海军航空工程学院,山东烟台264001;海军航空工程学院,山东烟台264001【正文语种】中文【中图分类】TJ01【相关文献】1.新型电磁发射拦截弹对钨合金长杆弹拦截效果的数值模拟 [J], 李治源;孙鹏;赵科义2.主动电磁装甲拦截弹发射过程研究 [J], 王成学;曹延杰;邹本贵3.电磁发射拦截系统发射装置工作过程仿真研究 [J], 王成学;曹延杰;王慧锦;宋福川4.方向可控电磁发射器拦截弹发射过程研究 [J], 王成学;薛鲁强;陈学慧;金洪波5.电磁发射复合型结构拦截弹的3维电磁场有限元建模与仿真 [J], 孙鹏;雷彬;李治源;郭春龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第21卷第2期海军航空工程学院学报V ol. 21 No.2 2006年3月 JOURNAL OF NA V AL AERONAUTICAL ENGINEERING INSTITUTE Mar. 2006收稿日期：2005-12-20作者简介：王向阳（1971−），男，硕士生.拦截弹绝缘材料绝缘材料拦截弹绝缘材料发射线圈底 座KS绝缘材料使拦截弹瞬间飞离底座去撞击来袭弹丸。

图　３ 发射组件的发射原理总第86期 王向阳等：对电磁发射拦截系统中发射线圈的研究·279·2 发射线圈的结构分析2.1 发射线圈的有限元模型利用某仿真软件规定的语言，编制了参数化的发射线圈组件的仿真程序。

采用基于单元边的分析方法，选定六面体单元。

对发射线圈和拦截弹用AZ 和VOLT 自由度，对绝缘层用AZ 自由度。

选择映射网格进行剖分。

图4、图5分别为拦截弹和发射线圈组件部分的有限元模型。

图4 拦截弹的有限元模型图5 部分发射线圈组件的有限元模型2.2 加载与求解图6给出了加载波形，峰值电流为100kA 。

加载方式采用块导体法，加载过程分为两个载荷步：第一个载荷步的结束时刻为0.5ms ，第二个载荷步的结束时刻为1ms 。

每一个载荷步平均分为2个子步。

在加载时，在线圈模型内端面耦合电压自由度后加载总电流100kA ，在另一端面上加电压为0。

图7给出了发射线圈有限元模型内端面耦合电压自由度后加载电流的示意图。

模型的边界加磁力线平行条件，即设定AZ=0，磁力线垂直边界条件自然发生[3]。

选用ICCG 求解器对模型求解。

图6 载荷波形图7 发射线圈端面自由度耦合与加载2.3 匝间距变化对拦截弹所受电磁力的影响为了分析线圈匝间距变化对拦截弹所产生电磁力的影响规律，分别对匝间距0.5mm 、1mm 、1.5mm 、2mm 、2.5mm 、3mm 的发射线圈进行了分析。

在分析中，拦截弹与发射线圈间的距离为5mm 。

表1给出了峰值电流时刻拦截弹所受电磁力情况，表中，δ表示匝间距；F X 、F Y 、F Z 分别表示在X 、Y 、Z 方向所受电磁力；F SUM 表示所受电磁力的合力，力的单位为牛顿（N ）。

电磁发射装置引言电磁发射器，俗称电磁炮。

其原理为当直流电流通过电感（漆包线圈）时，电感会产生磁场（电磁感应），吸引铁磁类物质，以达到一个加速度的过程。

通过牛顿第二定律我们可以得知：当物体产生加速度，必将获得势能。

所以说，这就是电磁发射器发射炮弹的理论依据。

通过实验我发现：直接给电感通以直流电，线圈会吸引铁磁类物质（子弹），但是子弹在被吸引至线圈中心后会反复震动直到停止。

通过网上查阅资料得知这是由于线圈产生的磁场在给弹丸进行磁激加速后另一端还会产生一个相反的磁场将弹丸吸回来，俗称反拉现象，想要消除这种反拉现象唯有在弹丸通过线圈中心时断电，消除电感的磁性。

我的设想是使用光电开关检测弹丸是否通过线圈中心，但是苦于线圈不透明，无法通以光电信号，我只得另辟蹊径。

我想到，由于线圈吸引弹丸的速度特别快，所以弹丸到达线圈中央的速度也很快，所以说只需要对电感通以一瞬间的电流，于是我就想到了电容。

由于对电容不是很了解，所以直接采用了网友给我的电容参数（450v 1000uf）作为电炮的能源，经过试验得出威力还是很大的（单级初速30.2m/s 最终动能1.1J）直接击穿了十页A4纸张。

单级线圈发射装置我设计的电磁发射器一共有四个模块:电池、升压器、电容、电感（电路图详见附录）。

本装置采用的是12V稳压直流锂电池供电，由于市面上没有现成的12V锂电池，所以我使用的是三节3.7V 3200ma的锂电串联供电。

其次由于电容充电冲到满需要其最高耐压的直流电，而我只有12V的电源所以还需要升压，而升压器又只能对交流电起到作用，所以还需要一个逆变器。

由于我并没有在市面上找到什么适合电磁炮的逆变器（功率太低电压损耗太大），所以我准备采用零电压开关（ZVS）来作为电磁炮（12V DC/12V AC）逆变器。

前面提到电容充电如果冲到满还需要略高于其耐压，所以我设计升压器最终输出电压为460V。

但由于市面上多数是降压变压器，升压变压器又很少见，所以我就准备自己做一个。