兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 3938-3948.doi: 10.12382/bgxb.2023.1120
收稿日期:
2023-11-20
上线日期:
2024-02-26
通讯作者:
基金资助:
ZHAO Tong, LI Desheng, YE Lezhi*(), JIA Yahui, WANG Bin, LI Zequn
Received:
2023-11-20
Online:
2024-02-26
摘要:
针对线性弹射装置占地面积大、结构复杂和质量大的固有缺点,提出一种单轴一体式钢索拖动新型电磁弹射和阻拦装置。装置由永磁储能电机、电涡流离合器、电涡流制动器和绕线轮等组成。介绍了装置的结构和工作原理。基于安培环路定理建立电涡流离合器和电涡流制动器的电磁理论模型。通过与三维有限元计算结果对比,分析电涡流离合器和电涡流制动器的电磁特性。通过制作的电涡流制动器的小型试验样机验证电磁理论模型的正确性和有效性,最终进行动力学分析。研究结果表明,该装置可以使30000kg的飞机在2.1s内从0m/s加速到70m/s,并能够使72m/s的飞机在2.6s停下,满足设计指标的要求。
中图分类号:
赵童, 李德胜, 叶乐志, 贾亚辉, 王斌, 李泽群. 弹射与阻拦一体式电磁弹射装置的电磁特性分析[J]. 兵工学报, 2024, 45(11): 3938-3948.
ZHAO Tong, LI Desheng, YE Lezhi, JIA Yahui, WANG Bin, LI Zequn. Analysis of Electromagnetic Characteristics of an Integrated Electromagnetic Ejection and Arresting Gear[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(11): 3938-3948.
参数 | 数值 |
---|---|
宽度B/mm | 6900 |
高度H/mm | 3300 |
质量G/kg | 约170000 |
弹射飞机质量M/kg | ≤30000 |
飞机起飞速度v1/(m·s-1) | ≤83 |
飞机着舰速度v2/(m·s-1) | ≤72 |
弹射时间t1/s | ≤ 2.4 |
阻拦时间t2/s | ≤ 3 |
弹射距离Ll/m | 100 |
离合器所需的传动力矩Tc/(kN·m) | ≤2600 |
制动器所需的制动力矩Tb/(kN·m) | ≤ 3800 |
表1 动力单元的技术指标
Table 1 Technical indicators of power unit
参数 | 数值 |
---|---|
宽度B/mm | 6900 |
高度H/mm | 3300 |
质量G/kg | 约170000 |
弹射飞机质量M/kg | ≤30000 |
飞机起飞速度v1/(m·s-1) | ≤83 |
飞机着舰速度v2/(m·s-1) | ≤72 |
弹射时间t1/s | ≤ 2.4 |
阻拦时间t2/s | ≤ 3 |
弹射距离Ll/m | 100 |
离合器所需的传动力矩Tc/(kN·m) | ≤2600 |
制动器所需的制动力矩Tb/(kN·m) | ≤ 3800 |
参数 | 数值 |
---|---|
磁极长Lm/mm | 100 |
磁极宽hm/mm | 280 |
磁极半径Re/mm | 1218 |
转子1内径Ri1/mm | 910 |
转子2厚L2/mm | 30 |
转子2半径Rr2/mm | 1250 |
离合器轴向宽度lc/mm | 308 |
气隙lg/mm | 2 |
极距τp/mm | 230 |
极对数p | 16 |
转子电导率σc/(MS·m-1) | 2 |
单线圈电励磁Ff/A | 833×60 |
转子1转速n1/(r·min-1) | ≤1500 |
转子2转速n2/(r·min-1) | ≥0 |
表2 单列离合器参数
Table 2 Single row clutch parameters
参数 | 数值 |
---|---|
磁极长Lm/mm | 100 |
磁极宽hm/mm | 280 |
磁极半径Re/mm | 1218 |
转子1内径Ri1/mm | 910 |
转子2厚L2/mm | 30 |
转子2半径Rr2/mm | 1250 |
离合器轴向宽度lc/mm | 308 |
气隙lg/mm | 2 |
极距τp/mm | 230 |
极对数p | 16 |
转子电导率σc/(MS·m-1) | 2 |
单线圈电励磁Ff/A | 833×60 |
转子1转速n1/(r·min-1) | ≤1500 |
转子2转速n2/(r·min-1) | ≥0 |
参数 | 数值 |
---|---|
磁极长Lm/mm | 150 |
磁极宽hm/mm | 350 |
磁极半径Re1/mm | 1468 |
转子厚Lr/mm | 30 |
转子半径Rr/mm | 1500 |
制动器轴向宽度lc/mm | 400 |
气隙lg/mm | 2 |
极距τp/mm | 270 |
极对数p | 16 |
转子电导率σc/(MS·m-1) | 2 |
单线圈电励磁Ff/A | 1142×70 |
转速n/(r·min-1) | 630 |
表3 单列制动器参数
Table 3 Single row brake parameters
参数 | 数值 |
---|---|
磁极长Lm/mm | 150 |
磁极宽hm/mm | 350 |
磁极半径Re1/mm | 1468 |
转子厚Lr/mm | 30 |
转子半径Rr/mm | 1500 |
制动器轴向宽度lc/mm | 400 |
气隙lg/mm | 2 |
极距τp/mm | 270 |
极对数p | 16 |
转子电导率σc/(MS·m-1) | 2 |
单线圈电励磁Ff/A | 1142×70 |
转速n/(r·min-1) | 630 |
图14 离合器转速差为100r/min和制动器转速为100r/min时理论计算和三维有限元计算的气隙磁密分布
Fig.14 Theoretical calculation and three-dimensional finite element calculation of air gap magnetic density distribution for clutch speed difference of 100r/min and brake speed of 100r/min
参数 | 数值 |
---|---|
飞机质量M/kg | 13000 |
飞机起飞速度v1/(m·s-1) | 66.7 |
弹射距离Ll/m | 110 |
表4 弹射相关参数
Table 4 Parameters related to ejection
参数 | 数值 |
---|---|
飞机质量M/kg | 13000 |
飞机起飞速度v1/(m·s-1) | 66.7 |
弹射距离Ll/m | 110 |
参数 | 数值 |
---|---|
飞机质量M/kg | 30000 |
飞机着舰速度v2/(m·s-1) | 72 |
阻拦时间t2/s | 2.6 |
阻拦距离La/m | 100 |
表5 阻拦相关参数
Table 5 Parameters related to arresting
参数 | 数值 |
---|---|
飞机质量M/kg | 30000 |
飞机着舰速度v2/(m·s-1) | 72 |
阻拦时间t2/s | 2.6 |
阻拦距离La/m | 100 |
[1] |
马伟明, 鲁军勇. 电磁发射技术的研究现状与挑战[J]. 电工技术学报, 2023, 38(15):3943-3959.
|
|
|
[2] |
马伟明. 关于电工学科前沿技术发展的若干思考[J]. 电工技术学报, 2021, 36(22):4627-4636.
|
|
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
刘文奇, 崔皆凡, 李柏昕, 等. 分数槽永磁同步直线电机空载气隙磁密解析[J]. 电机与控制应用, 2021, 48 (4): 65-70,109.
|
|
|
[13] |
孙兆龙, 马伟明, 吴旭升, 等. 双初级耦合直线感应电动机电磁参数计算[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39 (7):1878-1886.
|
|
|
[14] |
杨归, 许金, 朱俊杰, 等. 六相永磁直线同步电机电磁特性分析及数学模型建立[J]. 电机与控制应用, 2022, 49(11):22-28.
|
|
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
田金山, 宁克焱, 庞惠仁, 等. 齿形线圈励磁的新型电涡流缓速器电磁特性[J]. 兵工学报, 2023, 44 (1):290-297.
doi: 10.12382/bgxb.2022.0709 |
|
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
黄磊, 余海涛, 胡敏强, 等. 用于电磁弹射的容错型初级永磁直线电机特性[J]. 电工技术学报, 2012, 27(3):119-127.
|
|
[1] | 贾光勇, 孙兆龙, 黄垂兵, 周炜昶, 卯寅浩, 雷招然. 电磁发射用永磁同步直线电机磁场解析及推力波动优化[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2159-2170. |
[2] | 颜建虎, 李彪, 时岩, 张凌宇, 衡培然. 主动悬架用非均匀齿圆筒型永磁直线电机多目标分层优化设计[J]. 兵工学报, 2023, 44(1): 40-50. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||