美国海军电磁导轨炮发展综述

与传统火炮相比,电磁导轨炮发射速度更高,可使用军舰燃料做为发射能源,不再需要发射药,因而导轨炮应用于舰载平台具有明显的优势。本文介绍了美国海军电磁导轨炮项目的研究现状,并对舰载电磁导轨炮发展中的脉冲电源、基础研究及材料技术、热量管理、弹丸设计及舰船集成等关键技术进行了详细分析。美国海军在舰载电磁导轨炮项目的研究中所采用的研究方法及取得的成果,值得学习和借鉴。     

电磁轨道炮的电气参数特性研究及优化设计

分析了电磁轨道炮的工作原理和等效电路,对其进行了建模仿真。研究了电磁轨道炮各主要电气参数、电源模块放电时序对电枢速度的影响。提出了电磁轨道炮优化设计的原则,如合理设计轨道形状,选取适当的材料,以提高电感梯度、降低电阻梯度;合理调节调波电感、储能电容器等参数以减小脉冲电流峰值时间、提高电流峰值大小;电容储能式电源采用模块化设计,并采用时序控制触发放电模式,形成合成幅值较大,持续时间较长的平顶波电流,提高弹丸的出膛速度,减少对轨道的冲击,延长轨道的寿命。     

多重连续脉冲磁行波电磁发射与多级重接炮研究

重接炮综合了线圈炮和轨道炮的优点,既可以发射大质量的弹丸又可达到超高速,是目前电磁炮中最具潜力的一种.连续脉冲磁性波电磁发射是一种基于交错式驱动线圈布局的新型发射方式,利用在时间和空间上连续的脉冲磁行波,使发射体一直跟随磁场行波的运动,快速将发射体加速到高速.本文在前期研究的基础上,从激励时刻、磁场形态上分析了多重连续脉冲磁性波电磁发射与多级重接炮的区别,并通过仿真计算的方式,比较了两者的发射效果,验证了多重连续脉冲磁性波电磁发射在缩短发射轨道长度、提高发射加速度和发射效率等方面的显著优势.     

一体化弹丸弹体和弹托分离特性研究

一体化弹丸主要由电枢、弹体和弹托组成,弹托在轨道炮内起着支撑并保护弹体的作用。一体化弹丸出膛后,弹体与弹托分离。为研究一体化弹丸出膛后弹体、弹托瞬态分离的行为状态,本文建立了一体化弹丸二维分离模型,基于Navier-Stokes控制方程和6DOF外弹道控制方程以及标准型k-ε湍流模型,采动网格技术(光顺法和局部重构法),对一体化弹丸出膛后弹体、弹托的动态分离过程进行数值仿真,得到不同时刻下分离状态的流场及相关的运动参数。分析弹托和弹体在分离过程中的弹道特性,为后续研究提供了设计依据。     

电磁轨道炮超高速弹丸侵彻靶板仿真研究

针对电磁轨道炮超高速弹丸侵彻靶板问题,建立超高速弹丸与靶板模型,利用Abaqus软件,结合Mie-Grüneisen状态方程、Johnson-Cook本构方程和Johnson-Cook断裂准则,对钨合金弹丸以同样速度不同旋转速度侵彻靶板,对钨合金弹丸以不同速度侵彻同样靶板,对钨合金弹丸以同样速度侵彻不同材料靶板进行仿真研究。对各种条件下超高速弹丸侵彻靶板过程进行了剖析,得到4条仿真结论。     

超空泡射弹弹裙挤压变形仿真分析

分析了锥膛炮锥膛段弹丸弹裙高速冲击锥膛受到的挤压变形变化过程；针对锥膛炮炮膛和弹丸的结构特点,建立了弹丸弹裙形变数学模型；基于有限元分析软件ABAQUS对弹丸弹裙挤压变形过程进行了仿真分析,得出了射弹锥膛段的速度—时间曲线,计算结果与实验结果一致.论文研究结果可为锥膛炮内弹道设计和弹丸结构优化提供参考.     

先进的火炮发射技术

为对付技术日益发展的巡航反舰导弹和战术弹道导弹，一些防御系统的策划者已经注意到将导弹和先进的火炮成防御系统的优点。美国的一些军火商早在１０多年前就开始探讨用先进的电热化学炮发射灵巧弹丸反导以及改进中，大口径舰炮完成各种使命的潜力，这项工作现已取得进展，演示炮和弹已进行数次试验。这种技术可用作舰载和陆基对空导弹的补充，将在末段对空防御方面产生极大的影响。     

质量比和阻尼比对高阻尼涡激振动的影响

涡激振动水生能源是一种可在低流速条件下利用水中涡激振动现象从周围流场中提取水流动能的新兴可再生清洁能源技术,其能量转换装置在进行能量传递和转换过程中会对涡激振动系统引入较高的阻尼,使其不同于以往研究较多的低阻尼涡激振动系统。文章建立了一个单自由度涡激振动模型,模型采用受迫振动实验得到的流体力数据,通过迭代求解涡激振动能量转换装置的动力响应,进而计算系统转换功率。通过对质量比m*和阻尼比ζ等重要参数对涡激振动响应及能量转换效率影响的细致研究,揭示出:频率锁定的发生及较大能量转换效率的无量纲流速范围主要受质量比控制;最大能量转换效率主要受质量—阻尼参数m*ζ控制,并且存在一个最优值;出现最大能量转换效率的无量纲流速与m*ζ有关,在m*ζ0.2的范围内出现最大能量转换效率的无量纲流速随质量比和阻尼比的变化而变化,而在0.2m*ζ0.7的范围内与阻尼比无关,主要取决于质量比。     

发展中的线圈炮

电炮中，轨道炮因原理简单而得到了广泛的研究，但因一些工程方面的问题，至今未能研制成实战用武器。线圈炮虽技术比较复杂，但可绕过轨道炮所遇到的一些问题。因此，预计线圈炮可能是先成为陆上和海上武器。     

基于MAS技术的舰载近防系统的研究

提出将舰载防空导弹、主炮、近防炮与干扰装置组建为一个基于MAS技术的近防系统。通过协调系统内部各Agent共同完成任务,使系统成为能在工作过程中自我完善、经验积累和分享的智能舰载近防系统。阐述了MAS近防系统的概念、原理、工作过程及其主要关键技术。