兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (7): 1908-1919.doi: 10.12382/bgxb.2022.0128
收稿日期:
2022-03-04
上线日期:
2023-07-30
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Jiawei, LU Junyong*(), TAN Sai, LI Bai, ZHANG Yongsheng
Received:
2022-03-04
Online:
2023-07-30
摘要:
电磁轨道发射装置中,轨道与电枢是将电能转化为动能的核心部件,轨道与电枢之间具有大电流、强磁场、高相对速度、高温度、高压力等特征,从而不可避免地造成材料损失。总结近数十年来国内外电磁轨道发射装置中有关轨道表面损伤的研究情况。轨道表面损伤主要分为4种模式:沟槽、刨削、转捩烧蚀、熔蚀摩擦磨损,它们出现在不同的特征位置,具有不同的特征形状,在轨道表面造成不同程度的损伤。国内外科学家提出相应的理论与仿真模型解释其现象,并进行试验验证结果。基于仿真或试验结果改进结构、材料及驱动电流波形等,以避免或减轻轨道表面的损伤。电磁轨道发射装置内各物理量深度耦合、工况极端、测量手段有限、难以稳定重复发射,导致针对熔蚀摩擦的微量磨损没有较完善的研究报告。需要优化测量手段、建模方法,进而更深入研究损伤机理,建立完善的降损决策方法,并掌握轨道损伤演变的规律。
张嘉炜, 鲁军勇, 谭赛, 李白, 张永胜. 电磁轨道发射装置轨道表面损伤研究现状[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 1908-1919.
ZHANG Jiawei, LU Junyong, TAN Sai, LI Bai, ZHANG Yongsheng. Research Status of Surface Damage in Rails for Electromagnetic Launchers[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(7): 1908-1919.
[1] |
马伟明, 鲁军勇. 电磁发射技术[J]. 国防科技大学学报, 2016, 38(6): 1-5.
|
|
|
[2] |
王莹, 肖峰. 电炮原理[M]. 北京: 国防工业出版社, 1995.
|
|
|
[3] |
doi: 10.1109/TMAG.2006.887432 URL |
[4] |
doi: 10.1109/TMAG.2006.887654 URL |
[5] |
doi: 10.1109/TMAG.2004.839287 URL |
[6] |
doi: 10.1109/TPS.2010.2099241 URL |
[7] |
张保玉, 黄伟, 陈子明, 等. 高速滑动电接触下轨道槽蚀损伤问题研究[J]. 兵器材料科学与工程, 2015, 38(3): 140-143.
|
|
|
[8] |
张倩, 朱仁贵, 李治源, 等. 金属材料的超高速刨削研究进展[J]. 兵器材料科学与工程, 2013, 36(4):97-103.
|
|
|
[9] |
doi: 10.1016/j.wear.2008.02.013 URL |
[10] |
doi: 10.1016/S0043-1648(97)00003-3 URL |
[11] |
吴金国. 电磁轨道炮枢轨结构动力学与超高速刨削研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2018.
|
|
|
[12] |
吴金国, 林庆华, 弯港, 等. 基于物质点法的轨道炮刨削机理三维数值研究[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(2): 307-314.
|
|
|
[13] |
杨丹, 袁伟群, 赵莹, 等. 电磁轨道发射器结构刚度系数与刨削形成[J]. 电工电能新技术, 2014, 33(3): 48-52.
|
|
|
[14] |
刘峰, 赵丽曼, 张晖辉, 等. 电磁轨道炮刨削的形成机理及仿真分析[J]. 高压物理学报, 2015, 29(3): 199-205.
|
|
|
[15] |
|
[16] |
doi: 10.1016/j.wear.2013.12.017 URL |
[17] |
|
[18] |
刘贵民, 杨忠须, 闫涛, 等. 电磁轨道炮导轨失效研究现状及展望[J]. 材料导报, 2015, 29(7): 63-70.
|
|
|
[19] |
doi: 10.1109/TPS.2018.2883285 URL |
[20] |
王志恒, 万敏, 李小将. 轨道炮电枢电动力转捩形成机理与仿真分析[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(3): 1090-1095.
doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201803040 |
doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201803040 |
|
[21] |
doi: 10.1109/20.911800 URL |
[22] |
doi: 10.1109/TMAG.2002.805913 URL |
[23] |
曹海要, 战再吉. 铜/金刚石复合材料电磁轨道烧蚀特性的实验研究[J]. 高压物理学报, 2016, 30(4): 317-322.
|
|
|
[24] |
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[25] |
doi: 10.1109/TMAG.2004.838756 URL |
[26] |
doi: 10.1109/TMAG.2008.2008562 URL |
[27] |
|
[28] |
黄伟, 杨黎明, 史戈宁, 等. 电磁发射条件下CuCrZr合金材料轨道损伤行为研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(5): 858-864.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.004 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.05.004 |
|
[29] |
王振春, 鲍志勇, 曹海要, 等. 增强型电磁轨道炮电枢轨道接触特性研究[J]. 兵工学报, 2018, 39(3): 451-456.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2018.03.005 |
|
|
[30] |
惠阳, 刘贵民, 闫涛, 等. 载流摩擦磨损研究现状及展望[J]. 材料导报, 2019, 33(13): 2272-2280.
|
|
|
[31] |
|
[32] |
doi: 10.1109/20.560043 URL |
[33] |
冯登, 夏胜国, 陈立学, 等. 轨道电磁发射装置中电枢装配接触压力分布的不均匀特性[J]. 高电压技术, 2015, 41(6): 1873-1878.
|
|
|
[34] |
doi: 10.1109/TPS.2017.2697416 URL |
[35] |
doi: 10.1109/TPS.2015.2418215 URL |
[36] |
doi: 10.1109/TPS.2017.2704117 URL |
[37] |
冯建源, 安韵竹, 赵文龙, 等. 轨道炮枢轨初始接触特性研究[J]. 兵器装备工程学报, 2019, 40(10): 54-58.
|
|
|
[38] |
范薇, 苏子舟, 范天峰, 等. C形一体电枢的结构设计及接触压力分析[J]. 兵工学报, 2019, 40(10): 1969-1976.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.001 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.10.001 |
|
[39] |
doi: 10.1109/TMAG.2008.2008876 URL |
[40] |
doi: 10.1109/20.738397 URL |
[41] |
doi: 10.1109/TMAG.2004.838755 URL |
[42] |
汤亮亮. 电磁发射中枢轨接触界面金属液化层特性的实验与理论研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2015.
|
|
|
[43] |
|
[44] |
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[45] |
李白, 鲁军勇, 谭赛, 等. 滑动电接触界面粗糙度对电枢熔化特性的影响[J]. 电工技术学报, 2018, 33(7): 1607-1615.
|
|
|
[46] |
阮景煇, 陈立学, 夏胜国, 等. 电磁轨道炮电流分布特性研究综述[J]. 电工技术学报, 2020, 35(21): 4423-4431.
|
|
|
[47] |
范薇, 苏子舟, 张涛, 等. 增强型电磁轨道炮瞬态温升时空分布[J]. 高电压技术, 2021, 47(9): 1-10.
|
|
|
[48] |
doi: 10.1109/TPS.2010.2063040 URL |
[49] |
doi: 10.1109/TPS.2017.2715219 URL |
[50] |
杨玉东, 王建新, 薛文. 轨道炮动态负载特性的分析与仿真[J]. 兵工学报, 2010, 31(8): 1026-1031.
|
|
|
[51] |
doi: 10.1016/j.pnsc.2008.05.024 URL |
[52] |
doi: 10.1109/TMAG.2002.805955 URL |
[53] |
巩飞, 翁春生. 电磁轨道炮固体电枢熔化波烧蚀过程的三维数值模拟研究[J]. 高电压技术, 2014, 40(7): 2245-2250.
|
|
|
[54] |
doi: 10.1109/TMAG.2002.805907 URL |
[55] |
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[56] |
doi: 10.1109/TMAG.2002.805855 URL |
[57] |
doi: 10.1109/TMAG.2006.887433 URL |
[58] |
徐伟东, 袁伟群, 陈允, 等. 电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触[J]. 强激光与粒子束, 2012, 24(3): 668-672.
|
doi: 10.3788/HPLPB URL |
|
[59] |
doi: 10.1109/TMAG.2006.887677 URL |
[60] |
|
[61] |
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[62] |
doi: 10.1109/TPS.2017.2705806 URL |
[63] |
杜传通, 雷彬, 金龙文, 等. 电磁轨道炮电枢技术研究进展[J]. 火炮发射与控制学报, 2017, 38(2): 94-100.
|
|
|
[64] |
doi: 10.1109/TPS.2010.2082568 URL |
[65] |
doi: 10.1109/TPS.2013.2251907 URL |
[66] |
doi: 10.1109/TPS.2015.2413892 URL |
[67] |
doi: 10.1109/Access.6287639 URL |
[68] |
|
[69] |
NAGA PRANEETH S R,
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[70] |
NAGA PRANEETH S R,
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[71] |
陈立学, 何俊佳, 夏胜国, 等. 电磁轨道炮轨道电阻率和轨道高度对电流上升沿阶段电枢边沿熔蚀的影响[J]. 高电压技术, 2014, 40(4): 1071-1076.
|
|
|
[72] |
doi: 10.1109/TMAG.2013.2243460 URL |
[73] |
doi: 10.1109/TPS.2015.2405254 URL |
[74] |
doi: 10.1109/TPS.27 URL |
[75] |
闫涛, 刘贵民, 朱硕, 等. 电磁轨道失效与表面喷涂Mo技术研究[J]. 材料保护, 2018, 51(2): 31-35.
|
|
|
[76] |
吕庆敖, 陈建伟, 张华翔, 等. 电磁轨道炮锡合金涂层电枢/轨道温度场数值仿真[J]. 兵器装备工程学报, 2019, 40(4): 10-14.
|
|
|
[77] |
雷彬, 杜传通, 吕庆敖, 等. 石墨烯涂层对电磁轨道炮性能影响的试验研究[J]. 高电压技术, 2019, 45(6): 1929-1935.
|
|
|
[78] |
doi: 10.1109/TMAG.2006.887593 URL |
[1] | 黄伟, 杨黎明, 史戈宁, 张延松, 田开文, 刘凯. 电磁发射条件下CuCrZr合金材料轨道损伤行为研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(5): 858-864. |
[2] | 王振春, 张玉婷, 鲍志勇, 刘福才, 战再吉. 电磁发射磁探针阵列位置分布及姿态优化[J]. 兵工学报, 2020, 41(12): 2408-2416. |
[3] | 周游, 纪冲, 王雷元, 宋诗谦, 马华原. 重复爆炸载荷作用下薄壁方管动力响应研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(9): 1871-1880. |
[4] | 殷强, 张合, 李豪杰, 杨宇鑫. 考虑电枢与导轨实际接触状态的电磁轨道炮膛内磁场分析[J]. 兵工学报, 2019, 40(3): 464-472. |
[5] | 范薇, 苏子舟, 范天峰, 张涛, 张洪海, 刘勇. C形一体电枢的结构设计及接触压力分析[J]. 兵工学报, 2019, 40(10): 1969-1976. |
[6] | 王振春, 杨德功, 张玉燕. 液压伺服预紧的电磁发射轨道振动频率和幅值特性研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(1): 29-34. |
[7] | 张永胜, 鲁军勇, 谭赛, 李白, 武晓康, 娄建勇. 连续电磁发射过程中轨道受力分析[J]. 兵工学报, 2018, 39(3): 618-624. |
[8] | 邢彦昌, 吕庆敖, 雷彬, 向红军, 陈建伟, 苑希超. 多匝串联并列轨道炮U形电枢接触界面熔蚀规律分析[J]. 兵工学报, 2018, 39(11): 2081-2091. |
[9] | 张亚舟, 李贞晓, 田慧, 李海元, 栗保明. 基于反向开关晶体管的脉冲电源在电磁发射中的应用[J]. 兵工学报, 2017, 38(4): 658-663. |
[10] | 李贞晓, 张亚舟, 倪琰杰, 栗保明. 晶闸管关断特性在增强型轨道发射系统中的影响分析[J]. 兵工学报, 2016, 37(9): 1599-1605. |
[11] | 张亚舟, 李贞晓, 金涌, 罗红娥, 田慧, 栗保明. 电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(5): 778-784. |
[12] | 李湘平, 鲁军勇, 李玉, 武晓康. 基于解析法的电磁发射弹丸内膛磁场分布特性分析[J]. 兵工学报, 2016, 37(12): 2205-2211. |
[13] | 温银堂, 王洪瑞, 张玉燕, 王振春, 战再吉, 梁波. 电磁轨道炮轨道口变形测量方法研究[J]. 兵工学报, 2013, 34(10): 1227-1230. |
[14] | 朱英伟, 李海涛, 严仲明, 付磊, 王豫. 线圈型电磁发射器磁场构型的设计与分析[J]. 兵工学报, 2011, 32(4): 464-468. |
[15] | 刘福才,王世国,王振春,刘阳. 电磁发射测量系統的设计与实现[J]. 兵工学报, 2008, 29(10): 1256-1261. |
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