解析法求解电磁炮发射过程轨道的产热量

• 作者: 农奥兵 马硕 杨帆 马洪亭 马丹丹
• 来源期刊: 兵器材料科学与工程
• 学科: 工学
• 关键词: 电磁轨道炮 热量来源 焦耳热 滑动摩擦热
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 试验研究
• 页码范围: 17-25
• 页数: 9页
• 分类号: TJ399
• 语种: 中文
• DOI: 10.14024/j.cnki.1004-244x.20220101.001

摘要

为定量获得电磁炮发射过程轨道产生的轨道体电阻焦耳热、轨枢接触电阻焦耳热和轨枢间滑动摩擦热,分析时变特性,根据电磁学、力学、运动学及热力学等基本原理,建立电枢在电磁轨道上运动时的速度、加速度和位移方程,推导出各种热量和热流密度的计算公式,用解析法进行求解.结果表明:电枢运动速度、轨道体电阻焦耳热、接触电阻焦耳热和轨枢间滑动摩擦热流密度随时间变化趋势基本一致,受输入脉冲电流波形影响,在发射不同阶段呈不同的变化规律.发射后0.5 ms内,变化很小;0.5～1.5 ms期间快速增加;1.5 ms后增速变缓;2 ms后基本无变化.解析计算结果表明,在本文条件下,电流的趋肤深度为2.58 mm,与通过Comsol模拟软件得到的2～3 mm的电流扩散深度较接近;在3种轨道热量中,轨道体电阻产生的热量最多,为16 kJ;轨枢接触电阻焦耳热次之,为11 kJ;轨枢间滑动摩擦热占比最小,约为总热量的20％.研究结果对了解电磁轨道炮热量来源和热管理有一定指导作用.