电磁发射装置的设计文献综述

 2021-09-25 20:30:56

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1.电磁发射装置课题背景与意义

传统火炮自出现至今已有600多年的历史,所使用的发射动力都是由各种固体发射药提供的。但固体发射药所能提供的动能十分有限。由于火药燃气的膨胀速度限制,传统火炮的初速度一般很难超过2km/s。

何为电磁发射技术?所谓的电磁发射技术是把电磁能转化为动能,借助电磁力做功,实际上它是一种特殊的电气传动装置。随着时代的发展,对炮弹速度和动能的要求也越来越高。为了使火炮能够达到更高的初速度,人们不断研究并创造出了各种新式火炮,而电磁炮则是其中最璀璨的新星。自上个世纪70年代以来,许多国家的军工部门都在进行基于电磁发射技术的新型兵器研究,并取得了很大的进展。

电磁发射装置一般包括发射装置本体、被发射的组件和高功率脉冲电源三部分。发射装置本体是脉冲电源的负载,由脉冲电源向其提供强大的电能,而被发射组件由被发射的有效载荷及其承受机构组成,它在发射装置本体上被发射装置加速到超高速。这三部分组成不可分割的完整的电磁发射系统。

与传统的发射技术相比较,电磁发射方式具有明显的优势。电磁发射能提供较大动能,可将弹丸等有效载荷加速到化学发射方式难以达到的超高初速和射速,且速度可任意调控,射程远,精度高,威力大,发射过程不易受到干扰,无噪声,无烟雾效应产生,系统生存能力强。因此该技术在超远程压制、防空反导、微小卫星发射等领域具有重要的应用前景。并且由于电能具有机械能和化学能远不及的优点,电磁发射技术具有更广泛的应用领域,除用来发射物体到超高速以外,电磁发射器及其高功率脉冲电源技术还被其它领域所借用,用它们做高压物理实验、惯性约束核聚变研究、电磁金属成形工艺以及制作电磁装甲用于装甲车辆的防护等。

2.电磁发射装置研究课题的国内外研究现状的介绍以及应用

由于电磁发射技术的明显优势,在国际电磁发射会议及各国际主流杂志的预测来看,在21世纪,电磁发射技术将取代传统发射方式,在炮弹发射、导弹发射、火箭器发射、飞机弹射及航天发射等技术领域得到广泛应用,使武器装备的性能和技术指标大幅度提高,从而在新军事技术的变革中扮演重要角色。1985年美国国防科学委员会语言:未来的高性能武器,必然以电能为基础。

因此,从20世纪80年代起,美国就十分重视电磁发射技术研究工作。数十年间,美国陆军、海军以及空军从未中断电磁发射技术的研究,并取得了一系列的研究成果。随着这种长期持续不断的研究和积累,美国在电磁发射技术领域处于世界领先水平。

此外,世界其它国家的研究工作也取得了较大进展。1999年,俄罗斯用电磁轨道炮进行了打击目标试验,在4km空中穿透了2枚飞毛腿靶弹。

德国目前也已研制出20mm和45mm口径的实验用电磁轨道炮,射弹初速度分别达到了2.374km/s和2.54km/s。目前西方发达国家的电磁轨道武器系统正从试验向实用发展阶段过渡。

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