电磁线圈炮速度优化研究

摘要

随着现代军事科技的发展，未来战场上的炮弹将拥有更快的初速度、更远的射程、更短的飞行时间和更强的动能杀伤力，为此，国家对于先进发射技术的需求越来越强烈。电磁发射技术利用电磁力做功推进弹体，可以在极短的时间内将弹体推进到极高的速度，因此受到广泛的关注。其中电磁线圈炮凭借推力大、寿命长、杀伤力强等优势独树一帜，在未来军事战场中将发挥重要作用。由于影响电磁线圈炮发射的因素比较复杂，而且试验费用和后期维护费用较高，因此，先采用仿真方法对其进行分析、设计，然后进行实验研究，最后具体分析发射过程中存在的问题，完善发射系统。
　　本文主要分析了电磁线圈炮系统参数变化对弹丸出口速度的影响，并在此基础上对优化电磁线圈炮弹丸速度展开研究，主要内容包括以下几个方面。
　　首先在ANSYS Maxwell软件中对电磁线圈炮系统进行2D建模仿真，分析发射过程中驱动电路结构、电路参数和触发位置等对铝弹出口速度的影响，深化对电磁线圈炮发射原理和发射过程的理解。
　　其次采用电流丝法剖分铝弹，依照等效电路建立线圈炮的数学模型，运用Maxwell静态仿真计算数学模型中的电感参数，采用改进的ABM法数值解析数学模型。在MATLAB中编写线圈炮的计算程序，对照MATLAB和Maxwell的输出结果，验证线圈炮数学模型的准确性。然后运用改进的遗传算法对电磁线圈炮系统进行参数优化计算，得到最佳的铝弹出口速度。
　　最后根据实验条件设计电磁线圈炮的驱动电路，基于FPGA开发板设计可控开关的控制模块和铝弹的测速模块，搭建三级线圈炮发射系统，对比实验和Maxwell仿真结果，验证系统模型的合理性和Maxwell仿真结果的可靠性。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 国内外文献综述的简析

1.4 论文的主要内容

第2章 电磁线圈炮的Maxwell仿真分析

2.1 同步感应型电磁线圈炮发射原理

2.2 二维电磁场分析基础

2.3线圈炮Maxwell 2D仿真实验

2.4 线圈炮参数对铝弹出口速度的影响

2.5 本章小结

第3章 基于线圈炮数学模型优化铝弹速度

3.1 电磁线圈炮系统方程

3.2 计算线圈炮的电感参数

3.3 数值求解电磁线圈炮系统方程

3.4 运用遗传算法优化铝弹出口速度

3.5 本章小结

第4章 电磁线圈炮系统设计

4.1 电磁线圈炮主电路设计

4.2 基于FPGA开发板的程序设计

4.3 三级电磁线圈炮实验系统

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢