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尾推式固体电枢的应力评估方法研究

2021-09-23李明涛曹斌国伟裴朋超葛霞巩博瑞

火炮发射与控制学报 2021年3期

李明涛,曹斌,国伟,裴朋超,葛霞,巩博瑞

(西北机电工程研究所,陕西 咸阳 712099)

随着电磁轨道炮技术的发展,电枢研究也更加深入,很多专家学者已经就电枢材料[1-2]、电枢结构形式[3-6]、轨道材料、轨道结构形式[7]等进行了研究,并分析了电枢通流时的电流分布[8-9],电枢的应力应变[10-11]。但是很少有论文从电磁轨道炮一体化弹丸设计角度出发,研究高过载条件下电枢在膛内推动弹体时的结构强度问题。

目前电磁轨道炮毁伤用弹丸主要有两个研究方向[12],一个是尾推式弹丸,一个是中骑式弹丸。尾推式弹丸主要特点是电枢位于弹丸底部,发射时电枢在电磁力的作用下通过前端面推动弹体向前运动,而中骑式弹丸是通过电枢中部拖动弹体向前运动。这两种形式的弹丸均需携行一定质量的弹体进行发射,此时电枢膛内应力状态与利用纯电枢作为弹丸进行发射时完全不同,与此相应,电枢的强度校核方法也不相同。笔者将针对尾推式弹丸用固体电枢的膛内强度计算方法进行探讨。

1 电枢膛内状态的参数化描述

尾推式弹丸在膛内与轨道的形位状态如图1所示,假定电枢质量为m1,弹体质量为m2;并将电枢从图1中提取出来,单独进行受力分析,如图2所示。

电枢在机械侧压力NJX、电磁侧压力NDC、电枢-轨道摩擦力fMC、前向电磁推力FDCTL、界面反力RJM、加速度等效力m1a等力学条件,以及轨道形位约束下达到力学平衡。

1)机械侧压力NJX:电枢在发射初始时刻,需要通过其与轨道之间的过盈配合提供预定接触压力,该压力值为电枢设计时的关键参数,大小根据电枢流通电流值的预设参数按照“克/安培”法则设计[2]。……

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