单级感应线圈炮的工作原理及优缺点

单级感应线圈炮的工作原理及优缺点(5页)Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。单级感应线圈炮的工作原理及优缺点一：模型分析简化模型，我把单级感应线圈炮的发射线圈和弹体都简化为两个直径相同且同轴排列的电流环（如图 1）。当发射线圈 a 中通过一个上升电流 i0 时，发射线圈周围的磁场强度也会上升，导致通过弹体 b 的磁通量增加。由楞次定律可知弹体 b 中会感应出一个电流 i1，并且此电流所产生的磁场是阻碍弹体 b 中磁通继续增加的，也就是说此电流与发射线圈 a 中的电流方向相反，弹体 b 中的感应磁场与发射线圈 a 中磁场方向也相反。它们之间是相互排斥，由于发射线圈固定，所以弹体向着受力方向加速前进。 二：单级感应线圈炮的电路模型等效电路（如图 2），其中 C 为储能电容，U0 为其初始电压，R 为发射线圈回路中的总电阻，L 为发射回路中的电容 ESL、导线分布电感、开关电感等的总和，L0 为发射线圈电感量。R1 为弹体回路总电阻，L1 为弹体电感量。M 为发射线圈与弹体间的互感。三：单级感应线圈炮数学模型根据图 2 等效电路写出数学方程有：U0=R*i0(t)+(L+L0)*(di0(t)/dt)+(1/c)* +d[Mi1(t)]/dt (1)U1=R1*i1(t)+L1di1(t)/dt+ d[Mi0(t)]/dt (2)式中 U1 是弹体感应电动势。但是由于我们要考虑的是弹体出口动能，所以可以进一步简化方程，使出口时储能电容中的电压为零，储能完全释放。弹体中的感应电动势 U1 为零，弹体已不受发射线圈影响。但是又要新引进两个变量，弹体在 t 时刻的速度 V（t）和弹体在 t 时刻距发射线圈的距离 X（t）。整理后方程（1）（2）分别为：U0= R*i0(t)+(L+L0)*(di0(t)/dt)+M(t)di1/dt+V(t)i1(t)dM(t)/dx(t) (3)R1*i1(t)+L1di1(t)/dt+M(t)di1(t)/dt+V(t)i0(t)dM(t)/dx(t)=0 (4)用上式求加速力需要利用椭圆积分，只能得出近似解，故用电感方法分析作用在弹丸线圈上的加速力。这是一种有效的和能提供拓扑理解的方法。计算的依据是：力是储存能量在运动中的变化率，即在运动方向上的能量梯度。众所周知，储存在载流导体系统中的磁能和系统的电感有关(LI2／2)，而电感是电路中每单位电流交链的磁通。在弹丸线圈和驱动线圈极靠近的系统中，此电感包括三项：驱动线圈的自感 Ld，弹丸线圈自感 Lp和它们之间的互感 M。而在考虑能量时，M 项需要两次参加。因此线圈炮系统的总储能(理想情况) 由于弹丸线圈仅沿 x 方向运动，自感项...