论文部分内容阅读
随着科学技术的迅速发展,传统的火炮由于各种固有因素的限制,已很难满足人类对发射的超高速、超高动能等更高要求。电磁轨道炮是一种先进的动能发射装置,利用电磁系统中电磁力,能在短时间内将物体加速到更高的速度,可大大提高发射体的速度和射程,在军事、航空航天、科研等领域有着极为广泛和深远的应用前景。本文以两匝轨道的平面串联增强型电磁轨道炮为研究对象,运用理论分析和有限元法对轨道炮进行动力学分析。论文首先分析了增强型电磁轨道炮的基本原理,根据磁场叠加原理和毕奥-萨法尔定律分析了电枢的电磁力和导轨承受的移动电磁载荷,建立了整个发射过程中电枢的动力学方程,利用龙格库塔法对动力学方程进行了求解,分析了电流参数和导轨结构参数对电磁轨道炮性能的影响,并研究了导轨结构参数对导轨电磁力的影响。其次,利用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell建立了电磁轨道炮的仿真模型,并进行了求解分析,得到了增强型电磁轨道炮的电流密度和磁感应强度分布图,同时对电枢和内外导轨所受电磁力进行了数值模拟分析,并与理论计算结果进行了对比,验证了电枢和内外导轨电磁力的分析结果。最后,利用ANSYS Workbench软件对增强型电磁轨道炮的主体结构进行动力学分析,得到了电磁炮主体结构的等效应力和变形分布情况。基于动力学分析结果,采用正交试验设计方法,对轨道炮固定结构的尺寸参数进行优化,使优化后固定结构的最大等效应力和变形情况得到有效改善。