电磁轨道发射理论与技术

目录
序i
前言iii
第1章绪论1
1.1电磁发射技术概述1
1.1.1发展历程1
1.1.2技术分支2
1.1.3主要特点6
1.2电磁轨道发射技术原理7
1.2.1基本原理7
1.2.2基本方程9
1.2.3发射装置设计11
1.3电磁轨道发射技术的优势21
1.4电磁轨道发射技术的发展现状与趋势23
1.4.1发展概述23
1.4.2各国研究现状24
1.4.3发展趋势41
1.5电磁轨道发射特点与核心技术问题42
1.5.1基本特点42
1.5.2核心技术问题43
1.6小结51
第2章脉冲能量存储与管理52
2.1储能系统的原理与指标52
2.1.1基本组成与作用52
2.1.2能量存储技术的核心指标54
2.2主要的能量存储形式57
2.2.1储能机理分类57
2.2.2大倍率锂离子电池储能67
2.2.3脉冲电容器储能85
2.3混合储能技术96
2.3.1混合储能的形式96
2.3.2混合储能建模105
2.4能量管理技术114
2.4.1状态估计技术115
2.4.2均衡控制技术122
2.4.3寿命评估技术126
2.5储能保护技术128
2.5.1系统故障模式129
2.5.2直流短路保护技术131
2.6小结138
第3章脉冲能量变换与传输140
3.1概述140
3.2脉冲能量变换技术141
3.2.1大功率放电开关141
3.2.2调波电感器158
3.2.3脉冲成形网络171
3.3脉冲能量传输技术181
3.3.1脉冲传输成形线182
3.3.2大功率同轴电缆184
3.3.3瞬时故障能量限流技术192
3.4脉冲能量调控技术195
3.4.1发射导轨电流调控195
3.4.2放电残压与控制199
3.4.3连续发射弹丸出口速度一致性控制策略202
3.5脉冲能量保护技术205
3.5.1高阻慢速能量保护205
3.5.2低阻快速能量保护206
3.6小结209
第4章高速大电流滑动电接触211
4.1高速发射的核心技术问题211
4.1.1发射装置类型与基本组成211
4.1.2主要核心技术问题217
4.2导轨与绝缘体损伤机理218
4.2.1导轨的损伤形式218
4.2.2导轨损伤机理223
4.2.3绝缘支撑体的损伤形式228
4.3多物理场耦合计算235
4.3.1发射运动电磁场仿真235
4.3.2多物理场耦合仿真技术242
4.3.3发射过程的磁热耦合模型243
4.3.4温度场与流体场的耦合248
4.3.5发射过程的多物理场瞬态耦合模型250
4.4高效发射技术251
4.4.1发射过程身管能量分布251
4.4.2电枢启动位置对电感梯度的影响255
4.4.3封装材料对电感梯度的影响259
4.5高速载流滑动摩擦260
4.5.1发射过程的摩擦特性260
4.5.2枢轨磨损263
4.5.3枢轨接触状态判据266
4.6身管热管理技术269
4.6.1导轨热量的空间分布特性269
4.6.2导轨冷却方式273
4.7膛口电弧模型276
4.7.1膛口电弧特点276
4.7.2膛口剩余能量回收277
4.7.3消弧器277
4.7.4引弧器283
4.8发射过程的后坐力289
4.8.1电磁发射后坐力289
4.8.2后坐行程与后坐力的关系290
4.8.3后坐阻尼技术研究293
4.8.4后坐过程的试验研究294
4.9材料表面处理技术295
4.9.1表面处理方式295
4.9.2表面处理对接触性能的影响300
4.10小结304
第5章超高速一体化发射组件306
5.1概述306
5.1.1组成及特点306
5.1.2发展现状307
5.1.3关键技术309
5.2电枢设计技术310
5.2.1电枢分类310
5.2.2固体电枢设计316
5.2.3电枢发射安全性320
5.2.4枢轨接触性能322
5.2.5结构优化设计326
5.3膛内磁场和动力学分析330
5.3.1膛内多物理场耦合机理330
5.3.2弹丸发射磁场特性分析331
5.3.3膛内动力学特性研究341
5.4弹托分离技术353
5.4.1弹托分离方案353
5.4.2分离机构分离过程分析355
5.4.3轻质高强度弹托技术359
5.4.4弹托设计技术360
5.5外弹道技术365
5.5.1弹丸气动特性365
5.5.2飞行外弹道特性368
5.5.3气动热与热防护372
5.6小结375第6章系统控制与测试376
6.1概述376
6.1.1系统控制技术376
6.1.2系统故障诊断与预测技术378
6.1.3系统测试技术380
6.2能量转换控制技术381
6.2.1电能控制技术381
6.2.2系统仿真模型388
6.3故障诊断与预测技术394
6.3.1故障诊断与预测体系395
6.3.2基于知识的组合式故障诊断方法396
6.3.3基于时间序列异常侦测的故障诊断方法403
6.3.4系统故障预测方法407
6.4测试技术413
6.4.1概述413
6.4.2测试数据同步处理414
6.4.3发射装置电气量测试415
6.4.4膛内速度测试420
6.4.5膛内磁场测试427
6.4.6光纤光栅应变与温度测试429
6.4.7中间弹道测试432
6.4.8短时脉冲电流条件下材料性能测试437
6.5小结439第7章电磁轨道发射技术应用441
7.1军事应用441
7.1.1海军应用441
7.1.2陆军应用447
7.1.3空军应用456
7.1.4天基应用458
7.2民用465
7.2.1高速、远射程发射应用465
7.2.2脉冲强磁场应用467
7.2.3高功率电池储能技术应用471
7.2.4科学试验与工业应用473
7.3太空应用475
7.3.1空间碎片清理475
7.3.2太空物资运输479
7.3.3太空探测器发射481
7.3.4航天器轨道转移与姿态调整482
7.4小结483
参考文献484