为了提高被动电磁装甲对破甲弹产生的聚能铜射流的防护能力,考虑到聚能铜射流在自由拉伸过程中出现的颈缩现象以及脉冲电流在铜射流上产生的趋肤效应,本文利用叠加原理和磁流体不稳定性理论,建立了铜射流在全塑性态和液态下的线性扰动

建立了铜射流在全塑性态下的一维线性扭曲扰动控制方程,研究了轴向脉冲电流对聚能铜射流的变形破坏机理,得到了射流在轴向脉冲电流作用下的扭曲不稳定性随屈服极限、波数和时间的变化规律。当电容器充电电压为5140 V、轴向脉冲电流峰值

在装甲总厚度一定的前提下提出了多层板结构装甲模型并得到了等效电路,通过对多层板结构被动电磁装甲进行了电感计算,分析了装甲板层数、射流电阻及装甲板电感对被动电磁装甲脉冲放电电流的影响,证明了装甲板层数的增加有利于增强脉冲电流对聚能射流破坏作用。

励磁线圈磁场对金属射流的有效箍缩作用时间,对试验设计和破甲弹威力电磁增强技术工程化应用至关重要。采用理论分析和有限元仿真计算相结合的方法,分析了励磁线圈磁场对金属射流的作用特性及有效箍缩作用时间。结果表明,金属射流凸起

脉冲电流变化会引起励磁线圈内部磁场改变,基于励磁线圈脉冲电流对金属射流作用的理论分析,采用有限元法进行了电磁–温度–结构多物理场耦合分析,得到了励磁线圈脉冲电流强度和脉冲宽度对准静态金属射流多场分布的影响规律,最后进行了

为掌握轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律,基于破甲弹金属射流对目标的作用原理及磁场与金属射流之间的相互作用关系,设计了励磁线圈对破甲弹金属射流作用的试验系统,并开展了相关实弹试验,突破了金属射流形成和励磁线圈脉冲电流产生之间时序匹配的关键技术,得出了使金属射流发生有效变形的合理储能电容器组电参数和励磁线圈结构参数。试验结果表明,当电容器电压为5kV、电容为1 200μF、励磁线圈长度为50mm时,破甲弹金属射流对目标靶板的侵彻穿深增量最大,破甲效果最佳;各因素对破甲弹金属射流侵彻穿深能力影响程度由大到小分别是电容器组充电电压、电容器组电容、线圈长度。研究成果为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及励磁线圈结构设计提供了重要的理论和技术支撑。

Pulse current variation can result in internal magnetic field of magnetic exciting coil variation, thus we analyzed the theoretical model of electromagnetic field by theoretically analyzing the action of magnetic exciting coil on shaped charge jet(SCJ), coupling of electromagnetic field, temperature field, and structure field with finite element method, and obtained the influence laws of coil pulse current intensity and width on quasi-static SCJ. The results shows that the instable deformation of SCJ is more obvious as the coil pulse current amplitude increases. The coil pulse current width needs to be large enough to ensure reliable deformation of SCJ, at the same time, time series that the SCJ produces and pulse current loads need to be exactly matched, so that magnetic field is intense enough before the SCJ passes into magnetic exciting coil, and the magnetic flux intensity needs to be larger than 12 T. The research achievements have important significance to enhance penetration of high explosive anti-tank(HEAT).
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为探索轴向脉冲磁场对金属射流的作用机理,结合Maxwell方程组,提出了均匀线圈脉冲电流作用下不均匀粗细金属射流磁感应强度、感应电流密度及箍缩电磁力分布的理论模型,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,分析了轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律,最后通过模拟试验验证了理论分析和仿真模拟的正确性。结果表明:金属射流表面的感应电流方向与流经线圈的电流方向相反,所受电磁力沿金属射流半径由表面指向中心;由于趋肤效应作用,金属射流磁感应强度、感应电流密度及电磁力均呈现表面大于轴心的趋势;金属射流凸起部分的磁感应强度、感应电流密度及所受电磁力均大于凹陷部分;当电磁力足够大时,能够使得不均匀粗细金属射流的直径差缩小,从而有效延缓金属射流断裂的发展趋势,增加金属射流的有效穿深。上述研究成果对提升金属射流对目标的侵彻穿深能力具有重要指导意义。

为了研究线圈脉冲电流参数对破甲弹金属射流箍缩特性的影响,提出了均匀线圈中脉冲电流作用下不均匀粗细金属射流磁感应强度、感应电流密度及箍缩电磁力分布的理论模型,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,分析了励磁线圈中所施加脉冲电流参数对金属射流的影响规律。结果表明,随着励磁线圈中所施加脉冲电流幅值的增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力也随之增大,励磁线圈中所施加的脉冲电流幅值Jmax≥1×1010 A/m2,才能保证金属射流可靠变形;随着励磁线圈中所施加脉冲电流频率的增加,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力整体均呈现一定程度的趋肤效应,且在一定的频率范围内,趋肤层逐渐变薄,分析得知,当励磁线圈中脉冲电流的频率满足50kHz≤f≤100kHz时,就能够保证金属射流发生有效变形,进而延缓金属射流箍缩直至断裂的过程。

对励磁线圈内部磁场进行了理论分析,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,得出了励磁线圈结构参数变化对金属射流箍缩特性的影响规律。结果表明,随着励磁线圈长度增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力随之增大,励磁线圈长度要大于金属射流劲缩部位长度,才能保证金属射流有效变形;随着励磁线圈内径增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力随之减小,励磁线圈内径尺寸要尽量接近金属射流直径最大尺寸,二者直径差尽量控制在3~5 mm范围内,以形成较大磁压力差,减小由于金属射流轴向速度梯度引起的表面扰动,进而延缓金属射流箍缩直至断裂的过程,增强其对装甲等军事目标的侵彻穿深能力。研究成果将为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及相关结构设计提供重要的理论和技术支撑。