【摘 要】
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随着现代军事科技发展和多学科技术的交叉融合,各国军事武器技术迎来新一轮的突破,传统地面压制武器火炮也在不断革新,微波点火作为一种新型的火炮点火技术备受关注。微波点火技术由于其点火延时短,均匀性好,结构简单,对燃烧的补偿性较好等诸多优点,在点火加热技术领域中具有广泛的应用前景,如:各类发动机微波点火、火炮微波点火、微波等离子体矩、冶金、生物环境微波处理等领域。基于此,本文从基本理论出发,围绕微波和等
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随着现代军事科技发展和多学科技术的交叉融合,各国军事武器技术迎来新一轮的突破,传统地面压制武器火炮也在不断革新,微波点火作为一种新型的火炮点火技术备受关注。微波点火技术由于其点火延时短,均匀性好,结构简单,对燃烧的补偿性较好等诸多优点,在点火加热技术领域中具有广泛的应用前景,如:各类发动机微波点火、火炮微波点火、微波等离子体矩、冶金、生物环境微波处理等领域。基于此,本文从基本理论出发,围绕微波和等离子体进行仿真分析和实验探究,将理论与实验结合起来开展火炮的微波多点点火研究。本文通过对火药微波点火的机理分析,设计了基于同轴谐振腔的微波多点点火装置,完成了样品加工,搭建并测试相关实验平台,完成微波点火实验,探索了微波点火技术在火炮领域的实用性。本文的主要研究工作和结论如下:（1）结合微波加热、微波等离子体击穿、微波在等离子体中传输等理论基础,确定击穿点火的关键在于达到击穿电场阈值,通过击穿过程分析和公式推导,给出击穿电场阈值计算公式,提出火药微波点火简化模型曲线,为后续仿真分析和实验提供理论指导;（2）设计合理的耦合过渡段和点火同轴谐振腔结构,根据普通同轴谐振腔的结构特性计算得出其理论击穿电场强度阈值约为1.5×10~6（1/8）。同时进一步设计优化低功耗点火谐振腔,通过加入环片的方法,增加局部场强,进而降低击穿所需功率,仿真结果看出电场强度局部增强一个数量级。计算低功耗谐振点火腔得到的击穿电场强度阈值约为1.67×10~6（1/8）,在4k W输入功率下,环片附近电场能达到击穿阈值。然后将上述设计的两种结构在多物理场仿真软件中进行微波等离子体仿真,进而验证理论模型和结构设计的正确性,通过观察4k W输入功率下的电场强度和电子密度变化得出低功耗谐振腔点火延时更短的结论;（3）完成对实验平台的测试和搭建,根据仿真模型结构进行谐振腔的加工,同时微调谐振腔的参数以达到更加精确的谐振频点,基于搭建的微波点火实验平台进行装药实验,通过实验现象和数据判断达到微波点火基本要求。本论文关于微波多点点火的研究为微波点火技术在火炮点火的应用中提供了重要的理论和实验研究基础。
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