基于车载电磁无人机弹射系统的研究

车载电磁弹射系统是一种新兴的发射优化系统,是对传统弹射技术的重大突破,改变了常规的发射方式。电磁弹射应用电磁能驱动物体,就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动,理论分析证明,其可以对大型物体进行高速弹射。电磁轨道炮的理论研究加速了电磁弹射理论的发展,而车载无人机的发展也有较大的利用价值,车载电磁无人机弹射技术就是在此背景下结合两者长处开始发展应用的,具有隐蔽性好、通用性强、维护方便、战场适应性好、机动灵活、可靠性高等优点。本文以单极感应线圈炮为驱动装置组成的车载电磁无人机弹射系统方案进行模拟分析、计算,并通过原理试验理论验证了该方案的可行性,具有一定的理论价值,确定车载电磁无人机弹射技术是可行的且优点明显的。     

结构参数对燃气-蒸汽弹射载荷和弹道影响

为了研究结构参数变化对载荷和弹道的影响,采用混合多相流模型、Re-Normalization Group(RNG)k-ε湍流模型对潜射导弹燃气-水蒸气弹射动力系统发射过程进行了计算分析,并针对2级喉径和喷水孔直径对载荷和弹道的影响作了对比研究.结果表明:燃气-蒸汽动力系统装置可以有效地建立喷水压差;若2级喉径过大,燃气多数从喷管流出,不能建立喷水压差;2级喉径过小,导弹发射稳定性差;另外,若喷水孔直径过大,发射初期冷却水流量较大,会延迟导弹发射时间;喷水孔直径过小,发射筒载荷不平稳,导弹发射稳定性差.研究结果可为燃气-蒸汽弹射动力装置设计提供参考.     

肠道机器人无线能量发射系统优化设计

为了提高肠道机器人无线能量发射系统性能,对能量发射系统进行了理论建模及优化设计.基于UCC3895芯片移相控制的全桥串联谐振电路设计了适用于大尺寸发射线圈、大驱动电流条件的无线能量发射电路,以达到工作稳定及频率和功率可调节的目的;建立了发射线圈交流电阻、自感及寄生电容参数的数值计算模型;使用单股利兹线绕制直径为69cm的单层发射线圈,并根据线圈解析模型,通过线圈匝数的可行域分析确定了发射线圈结构参数.结果表明,在工作频率为218kHz时,所设计的能量发射系统的传输功率最大可达650mW,传输效率为3.60%,能够满足肠道机器人的功率需求,从而提高了系统的适用性.     

冷发射平台垂直弹射响应特性研究

为研究冷发射平台垂直弹射响应特性,基于发射平台系统结构建立了全行程刚度突变的多级油缸等效力学模型和考虑预压量的适配器动摩擦力学模型,对车身进行柔性处理,建立了考虑场坪坡度的六自由度1/2冷发射平台弹射动力学物理模型和振动方程,其中包含起竖系统、导弹-发射筒系统以及发射车-地面系统。研究了适配器刚度、液压支腿刚度及场坪坡度对冷发射平台弹射响应特性的影响,研究结果可为冷发射平台的结构优化设计和发射场坪的选择提供参考。     

舰载机弹射起飞过程弹射杆受力与安全性分析

针对舰载机的实际弹射作业情况,建立了蒸汽弹射器数学模型、牵引释放装置数学模型及分阶段的舰载机弹射起飞数学模型.在此基础上分析了航母航速、发动机推力、弹射能量、升降舵预置偏角和舰载机质量等不同参数对考虑弹射杆的舰载机弹射起飞安全性的影响.仿真结果表明:增加航母航速、减小弹射能量、下偏升降舵预置偏角和减小舰载机质量都可以降低弹射杆与航母甲板发生碰撞的风险;在发动机推力为200 kN工况下,增加或减小发动机推力都会增加弹射杆撞击甲板的风险;当弹射能量较低时,弹射杆末端距离甲板的高度会出现震荡现象.     

风电叶片复合材料层间开裂声发射监测

通过对含Ⅰ型分层缺陷的单向和多轴向风电叶片复合材料试件进行拉伸力学性能实验,同时进行声发射全程监测,研究了含Ⅰ型分层复合材料在拉伸过程的损伤演化特性及声发射响应特征.实验结果表明:风电叶片复合材料Ⅰ型分层加载初始阶段载荷与张开位移之间呈现线性特征,当出现宏观裂纹扩展时两者呈现非线性关系.声发射监测数据显示,声发射信号的幅度、撞击累积数、相对能量等特征参量的动态变化可以反映出复合材料Ⅰ型分层损伤破坏过程.风电叶片复合材料声发射检测中可以依据信号的特征参量变化判断复合材料结构的损伤破坏程度.     

瞬变电磁实验教学模型系统设计

针对地学仪器课程中瞬变电磁仪的实践教学需要,设计了一套瞬变电磁实验教学模型系统。该系统包括 发射/接收一体机、接收传感器、异常线圈和上位机控制软件4 部分。发射/接收一体机使用AＲM( Advanced ＲISC Machine) 控制器和CPLD( Complex Programmable Logic Device) 作为主控单元,驱动H 型全桥电路实现双极 性方波的产生与发射; 利用差分式空心线圈和双运放仪用放大电路设计了高灵敏度传感器; 通过研究闭合线圈 感应电动势与时间常数的关系,使用异常线圈模拟了良导电率有限导体; 上位机控制软件使用C#语言在Visual Studio 平台上开发。经测试,该模型能实时采集并显示瞬变电磁感应二次场衰减信号曲线,实现在实验室内模 拟瞬变电磁仪工作过程,对课程的实践教学具有一定的辅助作用。     

基于AMR磁阻传感器的车位检测装置

目前,智能停车场建设迫在眉睫,而车位检测是其实现的重要一部分.传统的车位检测方法如超声波检测、红外检测,环形线圈检测等存在易受到外界环境干扰、造价成本高,安装不方便等缺点.为此本文设计了一种基于磁阻传感器的车位检测装置,它利用磁阻传感器的将车位信息通过ZigBee网络传递到上位机平台显示.该检测装置体积小、功耗低、可靠性高、灵敏度高,安装简便.     

电容储能式重接型电磁发射的仿真探究

重接型电磁发射无接触,稳定性好,速度快,适于发射大质量载荷,有望用于轨道交通系统。考虑电感梯度的动态特性,本文对电容储能式重接型电磁发射的电路系统和动态电磁场模型进行了仿真,其结果表明：驱动线圈电流下降时铝板中的涡流和铝板所受轴向力不会立即反向;减小放电回路电阻可提高发射的出口速度。     

基于小增益定理的同步磁阻电机混沌控制

同步磁阻电机(SRM)在某些条件下会出现混沌运动,严重影响电机系统的动态性能和稳定运行,因此如何控制处于混沌运动时的同步磁阻电机是一个非常重要的问题。利用分岔图分析同步磁阻电机通向混沌的途径,揭示同步磁阻电机混沌吸引子的分形结构,同时分析了同步磁阻电机系统平衡点的局部稳定性,然后基于输入输出的状态稳定系统的小增益定理设计了简单反馈控制器,实现了对同步磁阻电机5个平衡点的镇定控制。     

透过皮肤的电磁耦合

设计了应用于神经功能恢复微电子植入系统供能模块的电磁耦合模块.通过对印刷电路板(printed circuit broad,PCB)平面螺旋线圈电学参数及其互感耦合的理论分析,确定发射、接收线圈几何参数的取值.首先进行线圈电学参数测试,然后将发射和接收线圈组合成电磁耦合模块,分别在空气和皮肤两种介质条件下进行耦合测试定量实验.实验结果表明:接收电压随发射电压线性变化;发射和接收线圈空间匹配时,相对于空气介质,皮肤介质使接收电压产生更大衰减.发射和接收线圈空间匹配可以增加接收电压;在可实现的发射电压范围内,可以获得所需的接收电压.     

肠道机器人无线供能的混合式三维发射线圈特性研究

在不同位置和姿态下，为满足肠道机器人通过无线方式稳定获取能量的需要，同时尽可能减小肠道机器人的体积，需要发射线圈具有产生空间多维磁场的能力.提出一种混合式的发射线圈结构，采用亥姆霍兹线圈对与鞍形线圈对组合的方式，其结构紧凑并可利用自身的对称性，能够通过旋转产生无死区的三维空间磁场.对两种线圈形式的特性以及组合后的特性分别进行分析.仿真和实验结果表明，在2 A电流激励下，在线圈中心处具有最低3.44%的传输效率和1 204 mW的接收功率，位置均匀性最低为88.1%,能够实现能量的空间三维覆盖.     

基于电磁感应的消化道内微系统的无线供能

针对人体消化道内微小系统,提出了利用电磁耦合进行无线能量传输的方法.体外发射线圈围绕在腰间,产生交变磁场,体内微小接收线圈产生感应电压,两线圈耦合从而实现能量传输.基于线圈耦合电路模型,推导了弱耦合条件下能量传输效率公式和效率最大化条件.对比分析了两种电路结构,给出了提高能量传输效率的根本途径.实验验证了方案的可行性和能量传输效率公式的正确性.结果表明,200 mW功率能够可靠传输,效率达1.31%.     

纤维复合材料分层缺陷演化声发射行为

对含内置分层缺陷的玻璃纤维复合材料进行3点弯曲实验,并利用声发射实时监测其破坏过程,获得复合材料弯曲损伤的力学性能、破坏特性和声发射响应行为.实验研究表明:玻璃纤维复合材料试件加载过程中载荷与挠度曲线呈非线性关系,加载破坏过程中伴随着基体开裂、纤维断裂等损伤模式.试件的失效载荷随内置分层缺陷面积的增大而减小,含分层复合材料试件声发射撞击累积数和相对能量高于无缺陷试件.纤维复合材料的分层缺陷演化及其破坏行为与对应声发射信号幅值、撞击累积数、相对能量等特征参数具有一定的相关性.     

动力弹射型岩爆发生机理及反馈机制

为研究动力弹射型岩爆发生机理和破坏特征,结合岩爆现场实录资料及理论分析,建立模拟动力弹射型岩爆的变截面杆模型,提出系统相对稳定度的概念,并分析了影响系统相对稳定度的参数,建立岩爆体应变率的反馈环,最后实验模拟了岩爆过程.结果表明,岩爆是由于隧洞围岩局部应力集中造成的,弹性体与岩爆体体积比、弹性体弹性模量与岩爆体软化系数之比均与系统相对稳定度呈负相关,岩爆发生的过程是一个正反馈调节的过程,在岩爆发生前,弹性体与岩爆体应变能持续累积,岩爆发生时瞬时释放,造成碎块弹射.分析结论与实验结果为研究动力弹射型岩爆的发生机制提供了参考.     

利用开关电路驱动的小功率高效无线能量传输系统

利用弱电感耦合原理研制一种小功率高效无线能量传输系统.发射系统由多股线绕制的电感线圈与自制高Q值大容量可变电容构成,驱动电路为开关电路.输出功率1.0 W,可点亮4 m外红色发光二极管.发射端与接收端的距离S与发射端线圈直径D之比达S/D=16倍.接收线圈直径可小于发射线圈直径.     

松耦合旋转变压器电感的参数化分析与设计

由于松耦合旋转变压器存在较大气隙,其电感量难以计算,为了省去计算机建模和仿真的步骤,缩短设计时间,针对壶型磁芯和邻近型线圈组成的松耦合旋转变压器建立磁阻模型,根据其大气隙的特点,采用磁阻分析的方法得到其等效电路模型.再以磁芯和线圈的尺寸为参数,分析、推导得出松耦合旋转变压器励磁电感和漏感的计算公式,并根据设计参数间的关联,给出了一个设计流程图.最后通过计算、仿真和实验三者对比分析,验证了励磁电感和漏电感公式的正确性.     

便携式电磁炮电源的设计

利用电磁感应线圈炮的原理制造小型化的便携式电磁炮,该电磁炮具备集成化、可连续发射、自动充电等特点。与传统的电磁炮设计相比,本设计采用18650型锂电池和ZVS逆变器升压取代市电作为电源,为便携提供了基础。同时,采用金属传感器,避免了光电传感器对红外光、颜色、距离、反光程度的敏感的缺点,使得精度得到极大的提高。此外,炮弹在加速过程中采用三级加速原理,每一级均由单片机控制,利用金属传感器探测子弹的位置并进行单片机控制电容的放电时间,从而准确的控制加速时间,达到能量转换的最大效率。     

基于GAGG闪烁体探测器卫星小载荷的组装与测试

介绍北京师范大学天格计划团队研制的以Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet (GAGG)闪烁体探测器为核心的卫星小载荷（BNU-120）的组装与测试工作．组装中,4个GAGG晶体（每个3.8 cm×3.8 cm×1.0 cm）通过硅胶与64个SiPM (Silicon Photomultiplier, Sensl MicroFJ-60035-TSV)耦合．实验在15 ～1330 keV范围内标定和测试了温度和偏压对探测器信号幅度的影响、探测器的能量与道址关系、探测器的能量分辨率与能量的关系,以及探测器的探测效率与能量的关系．标定测试结果与天格计划团队先期研发载荷标定数据一致,且探测器探测效率实验测量数据与基于Geant4的蒙特卡罗模拟数据相符．标定数据将用于未来BNU-120发射后在轨探测数据的修正．      

谐振式无线电能传输系统谐振线圈优化设计

通过耦合模理论推导出无线电能传输系统发射和接收线圈之间实现能量高效转移的条件,利用等效电路模型对磁耦合谐振线圈进行分析,通过MATLAB仿真软件,得出耦合谐振线圈各参数与传输效率的关系.通过对具体模型进行优化,模型效率明显提高,为耦合线圈的优化设计提供依据.