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电磁发射技术国内外研究现状

时间:2018-12-23 22:38来源:毕业论文
早在19世纪,自法拉第发现电磁感应现象以后,就开始有科学家提出利用电磁能来发射炮弹,还有人提出利用电磁发射技术发射空间飞行器,用来探索宇宙空间。电磁武器是运用电磁力可使

早在19世纪,自法拉第发现电磁感应现象以后,就开始有科学家提出利用电磁能来发射炮弹,还有人提出利用电磁发射技术发射空间飞行器,用来探索宇宙空间。电磁武器是运用电磁力可使安放在导电杆上金属子弹的射击速度至少加速至10km/s,这是由美国军方提供资助的得克萨斯州大学的科研人员十余年的研究成果。经过科研人员的努力,一是枪的尺寸已经接近实际使用大小;二是已经把以前使用大体积电容器换成一个飞轮, 扣动电磁枪扳机时,其合成材料制成的旋转弹膛每分钟可旋转10000次,由此而集聚了巨大能量;三是在射击时,环绕飞轮周围的磁线圈可以迅速将旋转能转化成电流,据资料介绍,如果这种枪投入使用, 其超威力的性能将使友军具有更大的优势,配备电磁枪的坦克也将能够以单一方向的射击摧毁敌方的坦克,而且其射程也将提高一倍。[2]
到了二十世纪六、七十年代,科学家们在电磁发射领域取得了微妙进展。澳大利亚大学教授马歇尔和他的同事在改进大电流滑动接触技术方面,提出了等离子体电弧电枢的概念。1978年,澳大利亚的物理学家理查德•马歇尔和约翰巴伯等人首次试验了电磁炮,在长5m的导轨型电磁发射器上把3g的弹丸加速到5km/s的速度,从此证明了用电磁力可以将物体推进到超高速。这一实验成果使世界各国的科学家们受到了非常大的鼓舞和启发,同时也引起各国军方的兴趣及关注,很多国家相继建立了实验室,投入了大量的人力财力进行研究。80年代之后,电磁炮取得了以下发展[3]:
(1)80年代初美国苏伦斯利弗莫尔实验室和洛斯阿拉莫斯实验室合作,利用12.7mm的口径, 5m长的轨道炮将2.2g的弹丸加速到10km/s的速度;31912 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
(2)1984年,日本NCL研究所把20g的弹丸加速到1.5km/s;
(3)1985年,美国威斯汀豪公司把150g 重的物体加速到9.6km/s;
(4)1991年,美国某实验室将5kg的弹丸加速到1km/s。
(5)1998年,美国科学应运公司将100kg的重物加速到了7km/s;
    国外工程师用两年的时间自制名为CG-42的电磁枪,CG-42有八个加速线圈,可以进行单连发射击,射速为7.7发/秒,出口速度可达42m/s,弹丸采用直径6.5mm、长50mm的铁柱,全枪重4.17kg,枪长58cm。论文网
2  国内研究现状
在我国,由于电磁发射技术的有关研究工作起步较晚,有关电磁枪的研究也比较晚。到20世纪80年代初,国内一些刊物上相继出现了电磁发射技术的相关介绍。从1981年起,王莹老师在军械工程学院开始从事有关电磁发射技术和新概念武器的研究教学工作,他发起、组织、指导中国电磁发射的研究,并出版了专著《电炮原理》、《电发射物理学》等[4]并与新西兰的理查德•马歇尔共同著作了《电磁轨道炮的科学与技术》。1982年,电磁发射装置(电磁炮)在兵工情报研究报告中,被列为八项新概念兵器之一[4]。 1988 年 8 月,中科院建成了一台导轨式电磁发射实验装置,把 50 g 重的物体加速到 3000 m/s[5],如图 1.1所示。
等离子物理所研制的圆口径轨道炮                                                       
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图1.1等离子物理所研制的圆口径轨道炮
之后,中科院利用旋转磁通压缩脉冲发电机技术,以每秒钟 4 发的射速将 10 发弹丸加速到了 2000 m/s 的速度。[6][7]1996年9月,中国工程物理研究院制了一种可以把直径为60mm,重量为1kg的重物加速到了60m/s得电磁感应发射装置,并且对电磁感应线圈炮的工作过程、原理和性能进行了系统的分析。[8]目前,国内已有不少单位在进行电磁武器的理论研究和各部件相关技术的研究工作。208所和南京理工大学主要做一些模块化脉冲功率源技术、电热发射技术以及电磁相关装置方面的研究。中国工程物理研究院在1986年建造了国内第一台轨道式电磁发射装置,而中科院等离子体物理所于1990年建造了一台线圈式电磁发射实验装置[9]。1995年王莹教授对电磁发射技术进行了系统的概括总结。此外,国内还有不少单位哈工大、如绵阳九院、大连理工大学等,也在对有关电磁枪的发射技术进行跟踪研究。2002年8月中国电工技术学会电磁发射技术专业委员会于在哈工大成立,“与国际接轨,促进电磁发射技术发展”是这次学会成立的目的之一, 2004年8月首届电磁发射国际学术会议也于在大连召开。南京理工大学是开展电磁轨道炮技术研究的主要高校之一。主要的工作有:内弹道优化设计[10],身管力学性能分析,身管振动和弹丸发射速度的关系[11],小口径电磁轨道炮的关键技术研究[12,13],电磁发射脉冲电源和固态开关相关技术研究[14],U 型电枢非稳态电磁场计算和三维瞬态涡流场的计[15,16]。图 1.2 所示为南京理工大学制造的轨道炮实验装置。 电磁发射技术国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20181223/28230.html
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