- 頭條電磁炮發射彈丸時，膛口磁場有著怎樣的分布特性？2021-08-15 作者：李湘平 魯軍勇 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語電磁發射彈丸出膛瞬間導軌電流從電樞轉移到引弧器或消弧器，導致膛口磁場發生快速變化。艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室（海軍工程大學）的研究人員李湘平、魯軍勇、張曉、馮軍紅、蔡喜元，在2021年第3期《電工技術學報》上撰文，分析彈丸出膛過程中彈體內部的磁場分布情況，研究結果可為電磁發射制導彈彈載器件的布局和設計提供依據。
電磁軌道發射一體化彈丸的膛內磁場主要取決于放電電流波形和速度趨膚效應，其幅值與電流大小以及彈丸速度有關，而其變化率則主要受電流變化率的影響。彈丸出膛瞬間，膛口電流小于膛內峰值電流，因此膛口磁場幅值小于膛內磁場幅值。
受引弧結構的影響，樞軌之間的電流快速轉移到引弧器上，雖然流經導軌的總電流未發生大的變化，但此時主電流位置發生了變化，所感應的磁場也發生變化，由于引弧時間極短，導致膛口磁場變化率極大，引弧過程如圖1所示。
圖1 膛口拉弧過程示意圖
強磁場環境是制約電磁發射制彈丸研制的重要因素。強磁場會帶來制導彈丸內部引信安全性、制導控制系統中的磁敏感器件失靈、舵機失效等問題。目前國內外對電磁發射過程中，彈丸內膛的磁場分布特性做了大量研究，對制導彈丸內部器件的布局提供了一定的依據。但上述文獻均未考慮彈丸出膛后的彈丸內部的磁場分布特性。
針對電磁軌道發射彈丸出膛時出現的特有拉弧現象，海軍工程大學的研究人員首先基于柯西電弧模型建立電磁發射彈丸的電流轉移模型，獲得引弧器上的電流變化；其次將引弧等效為一具有一定長度和半徑的導體，構建了由導軌和電樞以及導軌與引弧器兩個回路組成的三維瞬態場磁場仿真模型；最后創新性地引入了膛口磁場速度修正項，得到考慮引弧運動的膛口磁場仿真模型。
圖2 基于雙目視覺的引弧運動測量示意圖
采用該模型，仿真分析了彈丸在出膛瞬間彈丸中軸線上的磁場分布特性。仿真結果表明，彈丸膛口磁場幅值低于膛內磁場幅值，但磁場變化率遠大于膛內磁場變化率，峰值達到8518T/s。
分析結果表明，電磁軌道發射彈丸在出膛瞬間受到膛口拉弧的影響，彈上磁場將經歷極大的變化，從而對彈載器件的磁場環境適應性提出了更為嚴酷的考核，與膛內磁場特性不同的是，膛口磁場的磁場強度并不大，但磁場變化率遠遠大于膛內磁場變化率。該研究成果可為電磁發射制導彈彈載器件的布局設計以及屏蔽設計提供依據。
以上研究成果發表在2021年第3期《電工技術學報》，論文標題為“電磁發射彈丸膛口磁場分布特性分析”，作者為李湘平、魯軍勇 等。
