刘 文，张海军，白象忠， 张立功

(1.燕山大学 理学院,河北 秦皇岛 066004；2.燕山大学 建筑工程与力学学院,河北 秦皇岛 066004)

近年来随着新技术、新材料不断发展，电磁轨道炮在发射装置、发射质量、弹丸速度和大功率电源等方面的研究取得了一系列成果[1-2]。美国的苏伦斯·利弗莫尔国家实验室和洛斯·阿拉莫斯国家实验室曾合作，将2.2 g的弹丸加速到10 km/s的超高速。国内某研究所建造的国内首台电磁轨道发射试验装置可把0.34 g的弹丸加速到16.8 km/s的速度。弹丸的超高速，使其具有了巨大的动能和极强的穿透力，从而大大提高了武器的射程和威力[3]。

目前对电磁炮的研究方兴未艾，涉及到电磁炮研究的各个领域。而对于弹丸的速度建模问题，Parker认为电磁炮的速度与膛壁烧蚀、等离子体质量增加有关；Ray从运动阻力角度引入与速度有关的阻力项等[4]。但上述研究都是在没有考虑空气阻力的情况下进行的，所以与实际还有一定的差距。作为为高技术高精度的电磁轨道炮，工程上要求更加精确的理论分析与计算。因此，本文在考虑了电枢运动过程中等离子体的粘性阻力、惰性阻力和空气阻力情况下，构建了电磁轨道炮电枢的运动模型，并运用模式搜索法对电磁轨道炮重要参数进行了优化计算。

1 电枢运动模型

1.1 工作原理及对电感梯度的分析

当轨道通过大电流时，电枢受到洛仑磁力的作用沿着轨道向前运动。电枢在整个运行过程中，电流可近似地看作是恒定不变的，那么它蕴藏的磁场能量可表达为：