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内容简介

　　《电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法》是一本关于电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法研究的专著，主要内容由三部分组成，共11章。第1章绪论，主要介绍电磁轨道发射装置组成、工作原理、工作流程、关键技术以及优化设计和损伤抑制方法的研究现状。第2～5章为《电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法》第一部分内容，主要研究电磁轨道发射装置的优化设计。第6～8章为《电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法》的第二部分内容，主要研究电磁轨道发射装置损伤机理及抑制方法。第9～11章为《电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法》的第三部分内容，主要进行电磁轨道发射装置系统模型、优化设计效果与损伤抑制效果的试验验证。
　　《电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法》内容新颖，前沿性、应用性较强，既可供从事电磁轨道发射技术研究的工程技术人员参考和使用，亦可作为高等院校相关专业的教师和研究生的参考用书。

作者简介

　　李小将，男，博士，汉族，江西南昌人，1973年3月出生。航天工程大学教授，兵器科学与技术学科博士生导师。近年来一直从事武器系统与运用工程领域的教学科研工作，为硕士研究生、本科生主讲“武器系统分析与仿真”“航天装备应用”等课程，先后主持和参与863、装备预研等课题30余项，获军队科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项，发表学术论文50余篇，申请国防发明专利3项，主编教材2部，出版专著4部。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 电磁轨道发射装置概念与电磁力产生机理
1．1．1 电磁轨道发射装置概念
1．1．2 电磁力产生的机理
1．2 电磁轨道发射装置组成与工作流程
1．2．1 电磁轨道发射装置组成
1．2．2 电磁轨道发射装置工作流程
1．3 电磁轨道发射装置关键技术及应用
1．3．1 电磁轨道发射装置关键技术
1．3．2 电磁轨道发射装置应用
1．4 电磁轨道发射装置发展现状
1．5 电磁轨道发射装置优化设计与损伤抑制方法研究现状
1．5．1 轨道优化设计
1．5．2 电枢优化设计
1．5．3 电枢熔化机理分析及抑制方法
1．5．4 电枢转捩机理分析及抑制方法
1．5．5 轨道刨削机理分析及抑制方法
参考文献
第一部分电磁轨道发射装置优化设计

第2章 电磁轨道发射装置系统模型
2．1 电磁轨道发射装置系统数学模型
2．1．1 电枢动力学数学模型
2．1．2 脉冲放电电路数学模型
2．1．3 电感梯度计算模型
2．2 电磁轨道发射装置系统仿真模型
2．2．1 电枢动力学仿真模型
2．2．2 脉冲放电电路仿真模型
2．2．3 电感梯度仿真计算模型
2．3 仿真算例
2．3．1 参数设定与计算
2．3．2 仿真结果
2．4 小结
参考文献

第3章 性能参数影响分析及轨道参数优化
3．1 性能指标
3．2 性能参数影响分析
3．2．1 轨道参数对性能的影响
3．2．2 电气参数对性能的影响
3．3 基于多目标遗传算法的最优轨道参数设计
3．3．1 多目标遗传算法
3．3．2 优化问题描述
3．3．3 优化流程
3．3．4 优化结果与仿真验证
3．4 小结
参考文献

第4章 基于温度场与应力场仿真的轨道截面构型与材料优选
4．1 轨道截面构型与材料优选思路
4．2 轨道温度场与应力场仿真
4．2．1 多物理场耦合仿真方法
4．2．2 轨道热载荷分析与计算模型
4．2．3 仿真条件设置
4．2．4 仿真过程
4．2．5 仿真结果与分析
4．3 基于温度场与应力场仿真的轨道构型优选示例
4．3．1 轨道截面构型设计
4．3．2 不同构型的轨道温度场与应力场仿真与分析
4．4 基于温度场与应力场仿真的轨道材料优选示例
4．4．1 轨道材料选择
4．4．2 不同材料的轨道温度场与应力场仿真与分析
4．5 小结
参考文献

第5章 基于接触特性和电热特性分析的电枢构型和参数优化
5．1 电枢构型对接触特性的影响
5．1．1 C形电枢接触特性仿真分析
5．1．2 电枢构型改进及接触特性仿真分析
5．2 电枢构型对电热特性的影响
5．2．1 C形电枢电热特性仿真分析
5．2．2 改进构型电枢电热特性仿真分析
5．3 电枢优化设计
5．3．1 电枢构型优化设计
5．3．2 电枢参数优化设计
5．4 小结
参考文献
第二部分电磁轨道发射装置损伤抑制方法研究

第6章 电枢熔化机理分析及抑制方法
6．1 电枢熔化机理分析
6．1．1 电枢熔化形成机理
6．1．2 电枢接触面热流计算与分析
6．1．3 电枢熔化过程仿真与分析
6．1．4 电枢熔化参数影响分析
6．2 基于电枢预加速降低接触面热积累的电枢熔化抑制方法
6．2．1 抑制思路
6．2．2 抑制方案
6．2．3 抑制效果的仿真分析
6．3 基于炮口分流降低接触电阻焦耳热功率的电枢熔化抑制方法
6．3．1 抑制思路
6．3．2 抑制方案
6．3．3 抑制效果的仿真分析
6．4 小结
参考文献

第7章 电枢转捩机理分析及抑制方法
7．1 电枢转捩机理分析
7．1．1 电枢转捩形成机理
7．1．2 电枢转捩模型
7．1．3 电枢转捩过程仿真与分析
7．1．4 电枢转捩参数影响分析
7．2 基于尾翼分层降低涡流的电枢转捩抑制方法
7．2．1 抑制思路
7．2．2 抑制方案
7．2．3 抑制效果的仿真分析
7．3 小结
参考文献

第8章 轨道刨削机理分析及抑制方法
8．1 轨道刨削机理分析
8．1．1 轨道刨削形成机理
8．1．2 轨道的动态响应分析与接触模式
8．1．3 轨道刨削过程仿真与分析
8．1．4 轨道刨削参数影响分析
8．2 基于低密度材料降低碰撞动能传递的轨道刨削抑制方法
8．2．1 抑制思路
8．2．2 抑制方案
8．2．3 抑制效果的仿真分析
8．3 小结
参考文献
第三部分试验设计与验证

第9章 试验平台与试验参数测量方法
9．1 试验平台
9．1．1 试验平台设计目标要求
9．1．2 试验平台组成
9．1．3 脉冲电源设计
9．1．4 发射装置设计
9．1．5 试验系统实现
9．2 试验参数测量方法
9．2．1 电感梯度测量
9．2．2 脉冲电流测量
9．2．3 电枢速度测量
9．2．4 电容器组充电电压与炮口电压测量
9．3 小结
参考文献

第10章 系统模型与优化设计效果试验验证
10．1 试验内容确定
10．2 系统模型正确性与优势性验证
10．2．1 电枢动力学模型与脉冲放电电路模型验证
10．2．2 电感梯度计算模型验证
10．3 轨道参数优化效果试验验证
10．4 电枢构型和参数优化效果试验验证
10．4．1 构型优化效果试验验证
10．4．2 电枢参数优化效果试验验证
10．5 小结
参考文献

第11章 损伤抑制效果试验验证
11．1 试验内容确定
11．2 基于炮口分流的电枢熔化抑制效果试验验证
11．2．1 试验方案
11．2．2 试验与结果分析
11．3 基于尾翼分层的电枢转捩抑制效果试验验证
11．3．1 试验方案
11．3．2 试验与结果分析
11．4 小结
参考文献

前言/序言

　　电磁轨道发射装置是一种依靠电磁力加速载荷的发射装置，具有载荷初速高、发射成本低、载荷初速易于控制等优点，在军事领域和科学研究领域显示出巨大的应用潜力，备受各国的重视和支持。20世纪70年代，随着脉冲功率技术和材料科学的进步，电磁轨道发射技术得到迅猛发展。特别是在1978年，澳大利亚国立大学马歇尔（Marshall）博士利用电磁轨道发射装置将聚碳酸酯弹丸加速到5.9km/s，这一成果震惊了超高速发射领域，引起了各国军方的浓厚兴趣和关注，同时掀起了电磁轨道发射技术的研究热潮。目前，从事电磁轨道发射技术研究的国家主要有美国、俄罗斯、法国、德国、伊朗、澳大利亚等。各国的研究机构在电磁轨道发射脉冲电源技术、发射组件技术、轨道抗烧蚀技术方面开展了大量研究工作，研制的电磁轨道发射装置炮口动能已达到32MJ，轨道使用寿命已超过百次发射。
　　尽管电磁轨道发射装置性能不断提升，但载荷出口速度和动能不高、电枢和轨道损伤引起的发射精度低、轨道可重复发射次数少，仍是制约电磁轨道发射装置实际应用的关键问题。电磁轨道发射装置的优化设计主要是指对轨道和电枢构型及参数的优化设计，它可以起到提高载荷出口速度和动能、提升系统效率、抑制损伤的作用，是提升电磁轨道发射装置性能的重要途径。因此，自电磁轨道发射概念提出以来，电磁轨道发射装置优化设计一直是电磁轨道发射技术的一项重要研究内容。电磁轨道发射装置发射电枢过程中，电枢与轨道处于高压、高速滑动电接触状态，容易发生电磁轨道发射装置的损伤。电磁轨道发射装置的损伤主要包括电枢熔化、电枢转捩和轨道刨削。电枢熔化是指电枢在电流焦耳热和摩擦热作用下局部温度超过熔点并脱离电枢的现象。电枢转捩是指电枢与轨道间由固体一固体的低压降滑动电接触状态到等离子体电弧接触的高压降接触状态的突然转变。轨道刨削是指电枢和轨道在高速滑动接触时，轨道表面发生的液滴状刨坑损伤现象。上述损伤严重影响载荷的发射精度并缩短轨道的使用寿命，制约了电磁轨道发射装置的实际应用。因此，研究电磁轨道发射装置的损伤抑制方法对电磁轨道发射装置的实际应用具有重要意义。
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