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电磁轨道炮 导轨电磁场数值分析,Numerical Analysis of Electromagnetic Railgun,电磁轨道炮 Rail Gun,利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。 弹丸速度快 25007000米/秒,普通枪弹速度的2至8倍 精度高,体积小 不使用推进剂,减少了装药量 射程远,威力大 电磁场的作用力的作用的时间长于火药弹丸,主要内容,矩形电枢与简单轨道模型的基础上分析其磁扩散方程 在线电流模型下电枢的受力情况 利用有限元分析软件Ansys-Maxwell 3D进行了轨道电枢上的电磁场计算。,电磁轨道炮的工作原理,两条平行的长直导轨组成,导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸。 当两轨接入电源时,强大的电流从一导轨流入,经滑块从另一导轨流回时,在两导轨平面间产生强磁场。 通电流的滑块在安培力的作用下,以很大的速度射出。,电磁轨道炮磁扩散模型,麦克斯韦方程的安培定律 =+ 结合欧姆定律 =(+) 忽略位移电流。得到磁扩散方程 = 1 2 +(),电磁轨道炮磁扩散模型,采取电枢固定,导轨以恒定速度运动的方式,来考察导轨与电枢中的磁扩散情况。磁通密度分量 Bz 为自变量,导轨中的磁扩散方程为 = 1 ( 2 2 + 2 2 )+ =0 电枢中的扩散方程 = 1 ( 2 2 + 2 2 )=0,线电流模型下电磁轨道炮电枢受力分析,将电磁轨道炮的轨道等价成有限长的线电流元(为了方便,我们仅考虑 y 方向上的磁场强度)。,由毕奥沙伐定律可知,单个导轨中:, = 1 4 (sin 2 sin 1 ) , = 0 4 (sin 2 sin 1 ) ,线电流模型下电磁轨道炮电枢受力分析,电枢在两根轨道中所受安培力可以写为 = 积分可知所受到的力为 = 0 2 4 1 (sin 2 sin 1 )+(sin 4 sin 3 ) ,电磁轨道炮系统的数值模拟,本文基于Ansys-Maxwell3D软件,对电磁轨道炮简化模型进行了数值模拟。为简化分析做出以下假设。 1)铁磁物质均匀、各向同性,并忽略位移电流。 2)忽略铁磁物质的磁滞效应和导体电导率、磁导率与温度的关系。 3)忽略空气阻力,电流趋肤效应的影响。,模型建立,本次计算采用简化轨道炮模型,参数设置,计算结果收敛,导轨横截面周围的磁场分布,导轨内部电磁场分布,导轨内侧电磁场能量分布,谢谢聆听,
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