毕业论文课题相关文献综述
1.课题的背景与意义
电磁轨道发射技术产生的背景与军事应用有关。传统的化学能发射武器（火炮、火箭等），经历了漫长的发展过程。尽管常规的化学能武器与机械发射装置相比，具有高得多的储能密度和功率密度，然而随着科学技术的进步，它已不能满足人类对发射能力（超高速、超高动能）的更高要求[1]。于是，新一代超高速的电磁发射技术就应运而生了。
电磁轨道炮是借助电磁力推进射弹，从结构上可分为三个部分：脉冲成形网络（PFN），炮体部分以及电枢[2]。脉冲成形网络是高功率脉冲电源的主要部分，作为能源的输出控制环节，储存初始电能，并通过调节电能释放规律来满足电磁轨道发射的需要。轨道炮是低阻抗负载，它对电压的要求不高，但对电流的要求比较苛刻，固体电枢轨道炮理想的驱动电流为梯形脉冲电流，其峰值要求几百 kA 至 MA，峰值上升时间短，峰值持续时间达到毫秒量级。
要使电磁轨道发射技术进入空间武器装备化使用阶段，脉冲电源系统必然要求高度可靠性、高精确性、易控性、高储能密度，并且具有紧凑性、可移动性，因此必须提高脉冲功率系统的能量储存密度、放电效率和放电的可靠性、灵活性以及紧凑性和小型化。为了达到这一目的，就需要对用于电磁轨道发射装置的脉冲电源系统进行从整体结构到各器件单元以及系统中各种参数影响规律的预先研究，并为系统设计和实现过程中出现的技术问题提供解决途径。
2.课题的国内外研究现状的介绍以及应用
就世界范围而言，现在至少有十几个国家在从事电磁发射的研究，美国和俄罗斯处于较领先的地位[4，5]。目前用于电磁发射的形式主要有电磁轨道炮、电磁线圈炮、电热炮、电热化学炮等，其关键部分就是脉冲电源系统，特点是输出功率高，工作电压高，输出脉冲电流大。脉冲功率源的形式很多，以初级能源来分有以电场形式储能的电容器或 Marx 发生器，具有磁能的电感器或脉冲变压器，具有一定转动惯量的各类机械能发电机以及各种化学能、核能装置。由于采用化学能、核能等做初级能源时体积大、重量大、成本高，一般都采用储能电容器和储能电感及发电机做初始能源。从储能密度上来比较，按现有器件的极限电气强度计算，电容、发电机和电感的最大储能密度分别为7MJ/m3、135 MJ/m3和 640 MJ/m3[6，7]。电容储能密度尽管比发电机低，但易于实现，操作起来比较简单，而且有灵活的能源组成方案，可以以模块化的方式联合起来组成更大能量的储能设备。从目前研究进展来看，国外研究的重点也主要集中在电容器组储能脉冲电源、单极发电机、补偿交流脉冲发电机等方面。
为满足电磁轨道发射装置的负载特性，输出波形可以灵活调节的高幅值脉冲电流，一般使用由多个电容器储能的脉冲功率模块组成的脉冲电源系统，并采用时序控制每个模块放电来实现不同负载对波形的要求。美国已相继展示了集中用于不同作战任务的脉冲电源演示系统[10，11]，使用的就是电容储能的脉冲成形网络。法德研究所使用单台10.75kV 的电容器建立了高效灵活的 LRC 脉冲成形电源模块，储能可达 50kJ，采用半导体开关，峰值电流可达 50kA，整个电源系统最多可包含 200 个脉冲成形模块[12]。德国从 1998 年开始研究能量密度为 2.4 MJ/m3的高能放电电容器，并在 2002年研制了紧凑式高功率放电装置[13]。韩国在2000年建立了300kJ的脉冲电源模块，充电电压22kV，电流达150kA[14]，每个300kJ的模块采用6个50kJ/22kV的高压电容器进行并联，并采用触发真空开关作为关合开关进行能量转换[15]，整个系统由八模块组成，总储能 2.4MJ。国外已成功研制了储能密度1.2 MJ/m3、充电电压 16kV、能量为 250kJ 的单 PFN 模块[10]，总的 PFN 模块能量合计可达 30MJ 的水平。在采用新的分子工程技术，并不断生产提高工艺后，脉冲电容器的储能密度得到了进一步提高，有助于实现脉冲电源系统的紧凑化与小型化。
我国的电磁发射技术的研究工作，由于受各方面条件的制约，起步较晚，起点较低，但进展较快。1991 年中科院等离子体物理研究所，研制了一门长 3.3m 的方膛电磁轨道炮，将 50g 弹丸加速到 3100m/s。中科院流体物理研究所于 1991 年建立了国内第一台口径为 23mm 液体工质电热化学发射实验装置，电源总储能 1MJ，使 32g 弹丸加速到 1900m/s。南京理工大学于 1995 年建立了电热化学炮发射实验室，采用模块化结构，以程序控制的方式，可提供最大峰值 50～300kA，脉宽 0.5～3ms 的脉冲电流[16]。
3.电磁发射用脉冲电源的设计课题应用前景
以脉冲电源设计的电磁发射远比火箭推进剂的成本低;而且在发射过程中的可控性和安全性也是化学发射器所不能比拟的。
