空心脉冲发电机驱动电磁轨道炮系统的建模与仿真分析

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1、-华中科技大学硕士学位论文摘要电磁轨道炮作为一种新型的动能武器，突破了传统武器在速度方面的限制，具有发射速度快，时间短，射程远以及精确度高等优点。近年来受到各个国家的关注。电磁轨道炮是一个异常复杂的系统，中间伴随着电、力、热等因素，各个因素之间还存在耦合关系。系统对电源、导轨材料以及开关等方面有非常严格的要求，由于对试验条件要求苛刻，导致费用昂贵。所以，有必要利用仿真手段对整个过程进行相应的研究，为实际的试验提供参考和技术支持。在电源方面，本文选择实验室设计的空心脉冲发电机作为系统的电能来源，利用系统仿真软件Saber，分析系统工作原理，在此基础上建立系统模型，

2、并进行仿真分析。本文首先从大量的国内外文献中综述了电磁轨道炮的发展历程，研究现状以及发展方向等，然后介绍电磁轨道炮的组成以及工作原理，在此基础上建立电磁轨道炮的电路模型。其次，简要介绍仿真软件Saber以及自带的MAST语言，并建立空心脉冲发电机的数学模型，在此基础上用MAST语言编写了空心电机的仿真元件模块。然后，将影响电磁轨道炮性能的因素进行模块划分，分为电源模块、导轨模块以及电枢和弹丸模块，分别仿真电源电流上升时间、幅值、导轨电阻梯度、电感梯度、空气阻力、滑动摩擦力以及电枢和弹丸质量对轨道炮系统的出口速度以及效率的影响，为空心脉冲发电机提供一个完整的负载模

3、型。最后，采用空心脉冲发电机为电磁轨道炮供电，建立起整个系统完整的仿真电路图，对整个过程进行分析和仿真，观察系统的性能，为空心电机的设计提供参考，优化系统的性能。同时为系统设计RC阻容吸收装置，以防止发射完成之后炮口电弧的产生对系统带来的影响。关键词：电磁轨道炮空心脉冲发电机建模Saber仿真I----华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTAsanewkindofkineticenergyweapon,theelectromagneticrailgunbreaksthespeedlimitationoftraditionalweapons.Ithasdrawn

4、theattentionofmanycountriesinrecentyearsbecauseofthenaturaladvantages,suchasfasterlaunchingspeed,shorteracceleratingtime,longerrangeandhigheraccuracy.Theelectromagneticrailgunisanextremelycomplexsystem.Electrical,mechanicalandthermalfactorsexistandinteractduringthelaunchingprocess.Th

5、eelectromagneticrailgunhasextremelystrictrequirementsforitspowersupplysystem,railmaterialsandswitches，sothecostofreallaunchingexperimentisbeyondcontrol.Toprovidereferenceandtechnicalsupportforactualtest,itbecomestotallynecessarytostudytheentireprocessbythemeansofsimulationsoftware.In

6、thispaper，wechoosetheAir-corepulsedalternatordevelopedbyourgroupasthepowersupplysystemandmakeuseoftheSabersimulationsoftwareformodelingandsimulation.Firstly,thispaperreviewsthehistory,presentresearchsituationofelectromagneticrailgunanditsdevelopmentdirectioninthenearfuture,andintrodu

7、cesitscompositionandworkingprinciple,thenestablishesthecircuitmodel.Secondly,thispaperbrieflyintroducestheSabersimulationsoftwareanditsownprogramminglanguageMAST.Then,thesimulationmodelofAir-corepulsedalternatorisestablishedbyusingMASTafteranalyzingitsmathematicalmodel.Then,thefactor

8、swhichaffect