高溫超導(dǎo)磁懸浮連續(xù)脈沖磁行波電磁發(fā)射研究.pdf

1、在軌道炮、線圈炮、重接炮這三種電磁發(fā)射形式中，重接炮綜合了線圈炮能發(fā)射大質(zhì)量彈丸的特點(diǎn)以及軌道炮超高速發(fā)射彈丸的優(yōu)勢，同時(shí)克服了軌道炮產(chǎn)生的材料燒蝕和磨損的缺點(diǎn)，被認(rèn)為是應(yīng)用前景最好的一種電磁發(fā)射形式。然而驅(qū)動線圈提供懸浮力的能力與激勵(lì)電流的幅值有關(guān)，當(dāng)驅(qū)動線圈中的激勵(lì)電流為0時(shí)，驅(qū)動線圈不能提供懸浮力。為保證發(fā)射體的穩(wěn)定懸浮運(yùn)動狀態(tài)，不與驅(qū)動線圈發(fā)生碰撞和摩擦，應(yīng)增加輔助懸浮裝置。超導(dǎo)磁懸浮發(fā)射技術(shù)具有“載重量大、大的懸浮間隙、無摩擦

2、、低能耗、低維護(hù)、安全可靠、低污染”等特點(diǎn)，是一種理想的發(fā)射方式。其核心技術(shù)包括磁懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、高功率脈沖電源系統(tǒng)等技術(shù)。
　　 本文首先分析了三種傳統(tǒng)的高溫超導(dǎo)永磁懸浮軌道的特性。Halbach型永磁懸浮軌道其表面磁場最強(qiáng)，提供懸浮力和導(dǎo)向力的能力最強(qiáng)，同時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也最不穩(wěn)定，安裝困難，因此，目前表面磁場稍弱的水平方向磁化的磁懸浮軌道應(yīng)用更為廣泛。本文結(jié)合Halbach永磁陣列的磁場分布特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型的改進(jìn)型Ha

3、lbach結(jié)構(gòu)永磁懸浮軌道。即保留了Halbach永磁陣列提供強(qiáng)磁場的特點(diǎn)，又解決了其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。
　　 在推進(jìn)方面，本文針對重接炮各級電源之間的激勵(lì)等待時(shí)間較長，有效加速時(shí)間較短的問題，提出了一種連續(xù)脈沖磁行波電磁發(fā)射方法。采用在時(shí)間和空間上連續(xù)的脈沖磁行波，使發(fā)射體一直跟隨磁場行波的運(yùn)動，增加受力時(shí)間，并且縮短相鄰兩級電源激勵(lì)的時(shí)間間隔，達(dá)到快速將發(fā)射體加速至高速的目的。本文從連續(xù)磁行波推進(jìn)的原理出發(fā)，得出了兩種適

4、合連續(xù)磁行波推進(jìn)的驅(qū)動線圈的布局形式，探討了連續(xù)脈沖磁行波推進(jìn)的驅(qū)動模式、驅(qū)動電流波形要求以及脈沖銜接要求。仿真分析了連續(xù)脈沖磁行波推進(jìn)的效果，并與重接炮的發(fā)射效果進(jìn)行了比較。計(jì)算顯示，連續(xù)脈沖磁行波推進(jìn)能有效提高發(fā)射速度，縮短發(fā)射用時(shí)，提高發(fā)射效率。
　　 在脈沖電源方面，本文針對電容器儲存不能長時(shí)間儲存能量，而電感儲能能量釋放時(shí)采用的斷路開關(guān)難以實(shí)現(xiàn)大電流、高功率，并且開斷大電流還會在儲能電感上產(chǎn)生高電壓等問題，設(shè)計(jì)了一種基

5、于高溫超導(dǎo)電感儲能的模塊化脈沖輸出方案。用超導(dǎo)電感儲能提高電能儲存時(shí)間和儲能密度，用模塊化技術(shù)和脈沖變壓器彌補(bǔ)斷路開關(guān)斷流能力的不足，用MOV防止超導(dǎo)電感上的過電壓。本文主要討論了單模塊/多模塊的輸出電流波形，設(shè)計(jì)了電磁發(fā)射用驅(qū)動電流的發(fā)生電路，仿真分析了電路中各參數(shù)的匹配問題，并對多模塊集成時(shí)多個(gè)儲能電感之間的互感耦合問題進(jìn)行了分析和處理。
　　 最后，本文對設(shè)計(jì)的懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和脈沖電源系統(tǒng)進(jìn)行了組裝和簡易實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了高