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基于销盘载流摩擦平台的电磁发射轨道表面防护

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海军工程大学学报 2024年第2期36卷 1-5页

作者：鲁军勇贾顺凯李白谭赛海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430033

为避免电磁发射轨道表面转捩烧蚀损伤,对轨道表面防护工作进行了研究。首先,采用实验室自研的销盘试验机开展了极端工况载流摩擦实验;然后,利用COMSOL软件分析了实验过程瞬态温度场的特征;最后,考虑在盘试样表面采用耐高温的钼涂层,仿... 详细信息

为避免电磁发射轨道表面转捩烧蚀损伤,对轨道表面防护工作进行了研究。首先,采用实验室自研的销盘试验机开展了极端工况载流摩擦实验;然后,利用COMSOL软件分析了实验过程瞬态温度场的特征;最后,考虑在盘试样表面采用耐高温的钼涂层,仿真对比了处理前后的温度场分布情况。研究表明:因失接触产生的高能电弧是影响滑动电接触瞬态温度场的主要因素之一,会对无处理的盘试样表面造成可达20μm深的烧蚀坑;进行钼涂层处理后的表面温度更高,处理前后的表面温差最高可达数百摄氏度,主要因为钼的热导率较低;在轨道表面处理选材时,要统筹考虑耐高温性能和导热性能。该研究成果对于延长轨道使用寿命具有重要意义。

关键词：电磁轨道发射滑动电接触瞬态温度场

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永磁被动补偿脉冲发电机放电电感计算与仿真

微特电机 2024年第5期52卷 6-12页

作者：赵彤阳马涛朱博峰张晓鲁军勇浙江大学电气工程学院杭州310027 海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430200

永磁被动补偿脉冲发电机的放电过程是一个复杂的电磁暂态过程,对永磁被动补偿脉冲发电机的数学建模存在模型过度简化、原理阐述不清以及计算求解困难等问题。提出了一种考虑电枢绕组尺寸与补偿筒涡流磁场影响因素、基于子域法等效求解... 详细信息

永磁被动补偿脉冲发电机的放电过程是一个复杂的电磁暂态过程,对永磁被动补偿脉冲发电机的数学建模存在模型过度简化、原理阐述不清以及计算求解困难等问题。提出了一种考虑电枢绕组尺寸与补偿筒涡流磁场影响因素、基于子域法等效求解的电感计算模型,并对一台样机建立了数学模型以及有限元模型,通过有限元仿真与解析计算结果对比,证明该计算模型相比现有模型精确度更高,适用范围更广,可用于被动补偿脉冲发电机放电过程的解析计算。

关键词：永磁被动补偿脉冲发电机电感计算磁矢位子域法

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电磁发射技术的研究现状与挑战

电工技术学报 2023年第15期38卷 3943-3959页

作者：马伟明鲁军勇电磁能技术全国重点实验室(海军工程大学) 武汉430033

该文介绍了电磁发射的技术特点和技术分支,归纳了电磁发射系统包含的脉冲储能、脉冲电能变换、脉冲直线电机、检测与控制、高速高过载制导五项共性技术,综述了电磁发射在军事平台和武器领域、民用及航天领域的发展现状及应用情况,指出... 详细信息

该文介绍了电磁发射的技术特点和技术分支,归纳了电磁发射系统包含的脉冲储能、脉冲电能变换、脉冲直线电机、检测与控制、高速高过载制导五项共性技术,综述了电磁发射在军事平台和武器领域、民用及航天领域的发展现状及应用情况,指出了目前面临的挑战及对策,提出了电力电子系统无缆化、高性能材料复合化、全系统感知控制智能化的发展趋势,旨在为电磁发射技术的后续研究提供参考。

关键词：电磁发射电磁弹射轨道炮线圈炮无缆化智能感知

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特约主编寄语

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3359-3359页

作者：黄兴溢鲁军勇张志成李琦上海交通大学海军工程大学西安交通大学清华大学

电介质在电场作用下通过极化的方式存储电能,不涉及化学反应,具有充放电快的特点,在直线推进装备、电力系统、电动载运(汽车、舰船、飞机)等领域具有重要应用。电介质是电极化储能系统的关键核心材料之一,提高电介质材料的储能密度和寿... 详细信息

电介质在电场作用下通过极化的方式存储电能,不涉及化学反应,具有充放电快的特点,在直线推进装备、电力系统、电动载运(汽车、舰船、飞机)等领域具有重要应用。电介质是电极化储能系统的关键核心材料之一,提高电介质材料的储能密度和寿命是这一领域的两大关键核心技术。国家自然科学基金委员会2020年启动了极端条件电磁能装备科学基础重大研究计划,已连续多年支持了直线推进电磁能装备极端条件颠覆性新电介质材料探索研究,并明确要求新型电介质材料的储能密度大于等于8 MJ/m^(3)(电压范围2~10 kV),充放电频率大于等于20次/min(毫秒级放电),寿命大于等于2万次,放电效率大于等于95%(10 kHz范围内),自放电时间常数大于等于1000 s(最高工作场强,工作温度≥80℃),这些富有挑战的指标给电介质储能材料的研究指明了方向。

关键词：重大研究计划电介质材料极端条件工作场强电磁能放电效率储能密度核心材料

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高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性

国防科技大学学报 2023年第6期45卷 150-156页

作者：焦绍光柳应全鲁军勇海军工程大学教研保障中心湖北武汉430033 海军工程大学电磁能技术全国重点实验室湖北武汉430033

由于电池内阻和极化现象的存在,锂电池在放电的瞬间会出现较大的电压跌落,高倍率脉冲放电锂电池更是如此。为了研究高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性,探讨温度、荷电状态和老化等因素对电池功率性能的影响规律,定义了锂电池的功率特... 详细信息

由于电池内阻和极化现象的存在,锂电池在放电的瞬间会出现较大的电压跌落,高倍率脉冲放电锂电池更是如此。为了研究高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性,探讨温度、荷电状态和老化等因素对电池功率性能的影响规律,定义了锂电池的功率特性曲线,搭建了高倍率电池测试平台,并从温度、荷电状态和老化3个阻抗敏感因素开展实验研究。研究方法和结论对后期开展锂电池系统的峰值功率评估和功率曲线预测有一定的指导意义。

关键词：高倍率脉冲放电电压跌落功率性能电池老化

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电磁轨道发射装置绝缘支撑体研究现状及展望

华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第10期51卷 84-93页

作者：鲁军勇胡鑫凯谭赛李白海军工程大学电磁能技术全国重点实验室湖北武汉430033

综合国内外文献和试验数据,讨论了绝缘体的工作过程及性能要求,分析了等离子体电枢和C形铝电枢两种类型发射装置不同绝缘材料的损伤形式和失效机理.结果表明:等离子体电枢伴随的高温烧蚀和冲击是造成材料损伤的主要原因,无机玻璃复合材... 详细信息

综合国内外文献和试验数据,讨论了绝缘体的工作过程及性能要求,分析了等离子体电枢和C形铝电枢两种类型发射装置不同绝缘材料的损伤形式和失效机理.结果表明:等离子体电枢伴随的高温烧蚀和冲击是造成材料损伤的主要原因,无机玻璃复合材料、有机高分子聚合物、玻璃纤维增强复合材料及结构陶瓷材料耐烧蚀性能较差或易出现结构损伤;C形铝电枢带来的基体侵蚀、金属污染及冲刷损伤是故障发生的主要原因,韧度较低的结构陶瓷材料易开裂、玻璃纤维增强复合材料难以抵抗冲刷磨损.分析得出:陶瓷材料的增韧技术是解决等离子体电枢轨道炮绝缘问题的关键;复合材料的成分和制备工艺改进技术及表面喷涂技术是解决C形铝电枢轨道炮绝缘问题的有效手段.

关键词：电磁发射绝缘支撑材料性能要求损伤形式失效机理应用展望

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脱壳弹弹托分离的双目视觉测量

国防科技大学学报 2023年第1期45卷 150-156页

作者：李湘平鲁军勇张晓程龙李松乘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

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实... 详细信息

脱壳弹的弹托分离过程对弹体的飞行稳定性和打击效能具有显著的影响。针对脱壳弹出膛后弹托相对弹体的六自由度运动过程,提出采用基于双目视觉原理的弹托分离角测量方法。通过在弹体表面和弹托表面设置标记点,采用图像处理和跟踪算法实现对标记点的识别和跟踪。结合双目空间标定参数解算出标记点的空间位置,进而获得弹托相对弹体的分离角度,同时采用实验验证了上述测量方法的精度,其精度达到2%。以实验室进行的初速度1550 m/s和1750 m/s的脱壳弹射击试验为例,测量并分析了不同初速度下的弹托分离轨迹。结果表明:脱壳弹分离初速度越快,弹托分离轨迹越靠近弹体。

关键词：脱壳弹弹托分离双目视觉空间解算

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电磁发射超高速弹丸气动特性数值分析

国防科技大学学报 2022年第1期44卷 92-98页

作者：冯军红鲁军勇李开李湘平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

采用数值计算方法研究了超高速弹丸的气动流场特性,重点分析了弹丸再入段的气动流场特性。利用风洞试验数据验证了S-A和k-ωSST湍流模型的预测精度,计算结果表明,在法向力预测上,两种湍流模型的预测精度较高,均在2%以内。在轴向力预测上... 详细信息

采用数值计算方法研究了超高速弹丸的气动流场特性,重点分析了弹丸再入段的气动流场特性。利用风洞试验数据验证了S-A和k-ωSST湍流模型的预测精度,计算结果表明,在法向力预测上,两种湍流模型的预测精度较高,均在2%以内。在轴向力预测上,S-A湍流模型的预测精度较高,误差约为4.6%。当弹丸以大攻角再入时,弹丸横流效应较为明显,迎风面由于激波作用使得弹丸表面压力急剧增大,而背风面形成脱落的大尺度流向涡结构,导致压力减小,其中,迎风面的压力增大对弹丸气动系数影响更大。大攻角下的弹丸气动阻力和升力系数呈现明显的非线性,阻力系数明显增大,而且弹丸的静稳定裕度也急剧降低,使得弹丸的收敛特性变差,这是引起弹丸再入段速度衰减的主要原因。

关键词：超高速弹丸湍流模型气动特性大攻角流向涡

瞬态条件下电磁轨道发射装置绝缘体热损伤分析

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电工技术学报 2023年第21期38卷 5673-5681页

作者：胡鑫凯鲁军勇李白谭赛张嘉炜海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430033

电磁轨道发射装置绝缘体在瞬态发射条件下易出现热损伤而影响其支撑强度和绝缘性能。为分析电枢膛内运动以及炮口电弧回流两个阶段绝缘体的热损伤情况,该文建立了三维瞬态电-磁-热耦合模型以及考虑G10绝缘体细观结构的流-固-热耦合模型... 详细信息

电磁轨道发射装置绝缘体在瞬态发射条件下易出现热损伤而影响其支撑强度和绝缘性能。为分析电枢膛内运动以及炮口电弧回流两个阶段绝缘体的热损伤情况,该文建立了三维瞬态电-磁-热耦合模型以及考虑G10绝缘体细观结构的流-固-热耦合模型。结果显示:电枢膛内运动阶段,绝缘体最高温度始终出现在电枢起始位置附近,接近最高允许工作温度;炮口电弧回流阶段,回流电弧对绝缘体纱线的影响很小,仅口部1.3 mm范围内的纱线形成“倒角”状热损伤,但对绝缘体内表面电弧流经区域的树脂造成了大范围热分解,树脂的热分解损伤占主导地位,并得到了试验验证。导轨冷却系统设计可以避免绝缘体支撑强度下降,采用炮口消弧装置以及提高树脂的抗热侵蚀能力有助于避免绝缘失效。

关键词：电磁轨道发射装置 G10绝缘体多物理场耦合热损伤