高溫超導(dǎo)磁懸浮連續(xù)脈沖磁行波電磁發(fā)射研究.pdf

1、在軌道炮、線圈炮、重接炮這三種電磁發(fā)射形式中，重接炮綜合了線圈炮能發(fā)射大質(zhì)量彈丸的特點以及軌道炮超高速發(fā)射彈丸的優(yōu)勢，同時克服了軌道炮產(chǎn)生的材料燒蝕和磨損的缺點，被認為是應(yīng)用前景最好的一種電磁發(fā)射形式。然而驅(qū)動線圈提供懸浮力的能力與激勵電流的幅值有關(guān)，當驅(qū)動線圈中的激勵電流為0時，驅(qū)動線圈不能提供懸浮力。為保證發(fā)射體的穩(wěn)定懸浮運動狀態(tài)，不與驅(qū)動線圈發(fā)生碰撞和摩擦，應(yīng)增加輔助懸浮裝置。超導(dǎo)磁懸浮發(fā)射技術(shù)具有“載重量大、大的懸浮間隙、無摩擦

2、、低能耗、低維護、安全可靠、低污染”等特點，是一種理想的發(fā)射方式。其核心技術(shù)包括磁懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、高功率脈沖電源系統(tǒng)等技術(shù)。
　　 本文首先分析了三種傳統(tǒng)的高溫超導(dǎo)永磁懸浮軌道的特性。Halbach型永磁懸浮軌道其表面磁場最強，提供懸浮力和導(dǎo)向力的能力最強，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也最不穩(wěn)定，安裝困難，因此，目前表面磁場稍弱的水平方向磁化的磁懸浮軌道應(yīng)用更為廣泛。本文結(jié)合Halbach永磁陣列的磁場分布特點，設(shè)計了一種新型的改進型Ha

3、lbach結(jié)構(gòu)永磁懸浮軌道。即保留了Halbach永磁陣列提供強磁場的特點，又解決了其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。
　　 在推進方面，本文針對重接炮各級電源之間的激勵等待時間較長，有效加速時間較短的問題，提出了一種連續(xù)脈沖磁行波電磁發(fā)射方法。采用在時間和空間上連續(xù)的脈沖磁行波，使發(fā)射體一直跟隨磁場行波的運動，增加受力時間，并且縮短相鄰兩級電源激勵的時間間隔，達到快速將發(fā)射體加速至高速的目的。本文從連續(xù)磁行波推進的原理出發(fā)，得出了兩種適

4、合連續(xù)磁行波推進的驅(qū)動線圈的布局形式，探討了連續(xù)脈沖磁行波推進的驅(qū)動模式、驅(qū)動電流波形要求以及脈沖銜接要求。仿真分析了連續(xù)脈沖磁行波推進的效果，并與重接炮的發(fā)射效果進行了比較。計算顯示，連續(xù)脈沖磁行波推進能有效提高發(fā)射速度，縮短發(fā)射用時，提高發(fā)射效率。
　　 在脈沖電源方面，本文針對電容器儲存不能長時間儲存能量，而電感儲能能量釋放時采用的斷路開關(guān)難以實現(xiàn)大電流、高功率，并且開斷大電流還會在儲能電感上產(chǎn)生高電壓等問題，設(shè)計了一種基

5、于高溫超導(dǎo)電感儲能的模塊化脈沖輸出方案。用超導(dǎo)電感儲能提高電能儲存時間和儲能密度，用模塊化技術(shù)和脈沖變壓器彌補斷路開關(guān)斷流能力的不足，用MOV防止超導(dǎo)電感上的過電壓。本文主要討論了單模塊/多模塊的輸出電流波形，設(shè)計了電磁發(fā)射用驅(qū)動電流的發(fā)生電路，仿真分析了電路中各參數(shù)的匹配問題，并對多模塊集成時多個儲能電感之間的互感耦合問題進行了分析和處理。
　　 最后，本文對設(shè)計的懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和脈沖電源系統(tǒng)進行了組裝和簡易實驗。驗證了高