基于精细建模下单级线圈发射装置的堵驻分析

贺亚男，关晓存，孟庆云，管少华，郭灯华，吴彪

(海军工程大学 舰船综合电力技术国防科技重点实验室，湖北 武汉 430033)

电磁能发射方式相对于化学能发射方式具有更多的优势，它可以让发射抛体具有更高的速度及更大的质量[1-2]。而同步感应线圈发射装置在各类电磁发射装置中具有很强的工程实用价值，适合发射大质量的载荷，发射装置与电枢之间没有强烈的摩擦[3-4]，这将大大改善发射环境；炮口没有焰火，让射击更加隐蔽；同时出膛速度控制简单精准，这些优势让该装置具有成为海基和陆基远程投送火力武器的潜力[1-8]。同步感应线圈炮由多级驱动线圈组成，每级线圈包括绕组导线和绝缘封装两部分。当对线圈发射装置中的驱动线圈施加强大的励磁脉冲电流时将产生高速变化的强磁场，强磁场会驱动产生涡流的电枢迅速前进，同时会使线圈绕组本身受到巨大的安培力[8-9]。

由于所有电磁武器都具有高电压、大电流的“双高”特性，所以必须采用高导电率的导体材料和高绝缘性的绝缘材料。这些材料一般模量较小，致使发射线圈的强度及刚度远不及传统火药发射身管，强大的电磁力会引起线圈绕组挤压绝缘层，使线圈绕组及绝缘层中产生应力和形变。

通常在计算驱动线圈强度时会把绕组简化为同轴环形计算，但实际的线圈有层内和层间的过渡，绕组作为电磁力的载体，不同形态会导致驱动线圈不同应力分布[10-12]。笔者通过分析绕组匝间无过渡的简化模型和匝间局部折弯模型这两种极端情况的绕组，得到了驱动线圈内部应力和结构的变化规律，通过建立第3种模型，给出了相应优化解决方案。……