电磁轨道炮系统的建模与仿真研究

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1、分类号学号M201171230学校代码10487密级硕士学位论文电磁轨道炮系统的建模与仿真研究学位申请人：刘恋学科专业：电气工程指导教师：于克训教授答辩日期：2014年1月8日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringModelingandSimulationResearchofElectromagneticRailgunSystemCandidate:LiuLianMajor:Electrical

2、EngineeringSupervisor:Prof.KexunYuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用

3、授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要电磁轨道炮系统的发展进化已经有近一百年的历史，电源、材料等制约着电磁轨道炮发展的众多关键技术的突破

4、使得电磁轨道炮实战化将要成为现实。电磁轨道炮的发射可以看作是一个电接触下的高速滑动过程，包含了多场间的作用耦合，发射过程复杂多变。应用范围和技术指标的差异决定了他们的结构材料和发射过程存在着很大不同，对性能的影响因素也可能大相径庭，故为不同的电磁轨道炮建立准确的模型是一个必要的前提，它为问题的分析提供可靠的保证。本文用采用GW级空心脉冲发电机驱动电磁轨道炮使弹丸出口速度达到2km/s以上，对这个系统进行研究。本文首先对电磁轨道炮的工作过程进行分析，大功率脉冲电流使得弹丸在发射过程中获得超高的速度，导致电流在传输过程中不能沿导轨和电枢均匀分布，

5、产生很大的焦耳热损失，空气阻力和滑动摩擦力随速度的增大而不断升高，对弹丸的阻碍作用和能量的损失是不可忽视的，并且在几毫秒的发射时间里电源电流的波形、上升时间、幅值大小、下降时间和电磁轨道炮的材料、结构对电磁轨道炮性能的影响都是非常大的，故通过对这些可能影响到电磁轨道炮性能的相关参数的分析，建立起系统的电路方程、运动方程和控制方程。由于电磁轨道炮复杂的加工制造工艺和超强的损耗能力使得实验费用非常昂贵，因此本文利用发达的现代仿真技术Saber对电磁轨道炮系统进行建模，分模块对电源、电阻、电感、发射组件进行量化分析比较，得到符合实际工作过程的电磁轨

6、道炮系统特性，最后用空心脉冲发电机给电磁轨道炮供电，得到这个复杂的负载和电机之间的作用关系，以使空心脉冲发电机的设计更加合理，系统性能更加良好。关键词：电磁轨道炮数学模型系统仿真I万方数据华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThedevelopmentandevolutionoftheelectromagneticrailgunhavebeenthroughnearlyonehundredyears.Thesolutionsofthekeytechnologiesmakeelectromagneticrailgunbecomeareali

7、tyinthepracticalworld.Thelaunchofelectromagneticrailgunisaprocessofhigh-speedelectricalslidingcontact,tounderstandtheeffectsandimprovethepracticalvalues,individualfactoranalysisistotallynecessary.Theapplicationrangesandtechnicalindexesoftheelectromagneticrailgunaredifferent

8、,theirstructuralmaterialsandlaunchprocessalsohaveverybigdifferences.Establishingan