?；椒ㄔ陔姶跑壍琅谘芯恐械膽?yīng)用綜述

金龍文，李　軍，雷　彬

(1.軍械工程學(xué)院 彈藥工程系，河北 石家莊　050003；2.北京特種機(jī)電技術(shù)研究所，北京　100012)

?

模化方法在電磁軌道炮研究中的應(yīng)用綜述

金龍文1,2，李軍2，雷彬1

(1.軍械工程學(xué)院 彈藥工程系，河北 石家莊050003；2.北京特種機(jī)電技術(shù)研究所，北京100012)

?；椒ㄊ侵覆恢苯友芯孔匀滑F(xiàn)象或過(guò)程的本身，而是用與這些自然現(xiàn)象或過(guò)程相似的模型來(lái)進(jìn)行研究的一種方法。選擇合適的?；椒▽?duì)原型與模型之間試驗(yàn)結(jié)果的匹配至關(guān)重要。在對(duì)?；椒ㄟM(jìn)行簡(jiǎn)要介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有電磁軌道炮物理場(chǎng)、彈丸動(dòng)力學(xué)、驅(qū)動(dòng)電路?；椒ǖ膶?shí)現(xiàn)方式和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述，探討了當(dāng)前電磁軌道炮?；椒ǖ难芯侩y點(diǎn)及未來(lái)可能的發(fā)展方向。目前尚未出現(xiàn)一種理想的電磁軌道炮?；椒梢酝瑫r(shí)進(jìn)行所有物理量的匹配，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，根據(jù)具體需求選擇合適的物理量和?；椒ㄊ悄壳拜^為有效的研究途徑。

電磁軌道炮；發(fā)射器；?；椒ǎ幌嗨评碚?/p>

電磁軌道炮是利用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的原理發(fā)射彈丸的一種新概念武器。雖然電磁軌道炮的發(fā)射原理簡(jiǎn)單，但是諸多損傷機(jī)理和部分關(guān)鍵問(wèn)題尚未得到根本解決。例如：軌道壽命、散熱控制、電磁兼容、樞軌電接觸性能等。其中部分技術(shù)和相關(guān)理論取得了較大進(jìn)展，而且在中小口徑電磁軌道炮上得到了應(yīng)用和驗(yàn)證，但是其研究成果是否能夠外延應(yīng)用到大口徑電磁軌道炮上則有待進(jìn)一步研究[1]。

?；椒◤V泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)與試驗(yàn)領(lǐng)域，例如飛行器的空氣動(dòng)力試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、發(fā)電裝置、建筑領(lǐng)域等。模型試驗(yàn)需要額外的時(shí)間和成本，但是通過(guò)試驗(yàn)可以預(yù)測(cè)原型中可能出現(xiàn)的試驗(yàn)現(xiàn)象和技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)模化方法，可以把從小尺寸低成本的模型系統(tǒng)上得到的研究結(jié)論，推廣到全尺寸的原型系統(tǒng)中。

筆者在查閱文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，介紹了目前?；椒ㄔ陔姶跑壍琅谘芯恐械膽?yīng)用狀況，并對(duì)各電磁軌道炮?；椒ǖ膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述，最后在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上探討了該技術(shù)在今后的可能發(fā)展方向。

1　模化方法概述

廣義的?；侵笇?duì)真實(shí)事物或?qū)嵨锏男螒B(tài)、工作規(guī)律或信息傳遞規(guī)律在特定(一般是簡(jiǎn)化的)條件下的一種相似再現(xiàn)[2]。其中真實(shí)事物或?qū)嵨锸窃停c原型的形態(tài)、工作規(guī)律或信息傳遞規(guī)律相似的事物或?qū)嵨锸悄Ｐ汀?/p>

相似理論是說(shuō)明自然界和工程中各種相似現(xiàn)象相似原理的學(xué)說(shuō)，是模化方法的理論依據(jù)。它的理論基礎(chǔ)是關(guān)于相似的3個(gè)定理[3]。在不同的文獻(xiàn)資料中對(duì)相似定理的命名方法和順序有所不同[2-3]，但是利用相似理論指導(dǎo)模型試驗(yàn)的基本思路是通用的。首先，應(yīng)立足相似逆定理，從幾何條件、物理?xiàng)l件、邊界條件和初始條件等單值條件出發(fā)，正確、全面地確定現(xiàn)象的參量；其次，在確定參量基礎(chǔ)上，通過(guò)相似正定理提示的原則建立起該現(xiàn)象的全部Π項(xiàng)(相似準(zhǔn)則)；最后，將所得Π項(xiàng)按Π定理的要求組成Π關(guān)系式，以用于模型設(shè)計(jì)和模型試驗(yàn)結(jié)果的推廣[3]。

相似準(zhǔn)則是由數(shù)個(gè)物理量組成的一無(wú)量綱的綜合數(shù)群，能反映出現(xiàn)象相似的數(shù)量特征，并只有在相似現(xiàn)象的對(duì)應(yīng)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)時(shí)刻上相等，具有無(wú)限推廣的功能[3]。相似常數(shù)是指在一對(duì)相似現(xiàn)象的所有對(duì)應(yīng)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)時(shí)刻上，有關(guān)物理量的比值均保持不變的量，但是在另一對(duì)相似現(xiàn)象中其比值有可能會(huì)變化[3]。相似準(zhǔn)則的導(dǎo)出是?；椒ㄖ械年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前相似準(zhǔn)則的導(dǎo)出方法主要有：定律分析法、方程分析法和量綱分析法。其中方程分析法具有結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、分析過(guò)程程序明確等優(yōu)點(diǎn)，適用于能夠?qū)懗雒枋霈F(xiàn)象微分方程組的情況，電磁軌道炮的?；蛯儆诖祟?lèi)。

2　?；椒ㄔ陔姶跑壍琅谥械膽?yīng)用

2.1發(fā)射器物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)的模化

文獻(xiàn)[4]首次以固體電樞電磁軌道炮為例，提出了一種機(jī)電系統(tǒng)的?；椒āＴ摲椒ɡ秒姶艌?chǎng)、溫度場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方程組描述一個(gè)典型機(jī)電系統(tǒng)。電磁場(chǎng)由以下方程組描述：

(1)

(2)

(3)

B=μH

(4)

j=σE

(5)

式中：H為磁場(chǎng)強(qiáng)度；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；j為電流密度；E為電場(chǎng)強(qiáng)度；μ為磁導(dǎo)率；σ是電導(dǎo)率。

由于假設(shè)了系統(tǒng)尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，因此忽略了位移電流項(xiàng)，即假設(shè)系統(tǒng)為磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)[5]?？紤]到焦耳熱后，熱擴(kuò)散方程為

(6)

式中：T為溫度；K為熱導(dǎo)率；cp為單位體積熱容。

添加電磁力分量后，運(yùn)動(dòng)微分方程可表示為

(7)

式中：S為應(yīng)力張量；ρ為質(zhì)量密度；a為加速度。

文獻(xiàn)[4]首先從電磁場(chǎng)方程組導(dǎo)出了相似關(guān)系：為了實(shí)現(xiàn)模型和原型中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的匹配(鏡像)，除了需要滿(mǎn)足系統(tǒng)的幾何形狀相似的條件以外，時(shí)間的相似常數(shù)應(yīng)與幾何相似常數(shù)的平方相同，電流密度的相似常數(shù)應(yīng)與幾何相似常數(shù)的倒數(shù)相同。隨后，把分析結(jié)果代入到溫度場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方程后發(fā)現(xiàn)在上述條件下模型和原型中溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)也呈鏡像分布。最后，利用EMAP3D程序，以固體電樞電磁軌道炮為例進(jìn)行了靜態(tài)條件下的電熱耦合仿真，并把電磁力結(jié)果導(dǎo)入到ABAQUS軟件進(jìn)行了應(yīng)力場(chǎng)分布的仿真。仿真結(jié)果顯示全尺寸原型和0.707縮比模型中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律相似、幅值相同，驗(yàn)證了理論推導(dǎo)結(jié)果。此文獻(xiàn)首次以固體電樞電磁軌道炮為例系統(tǒng)地描述了機(jī)電系統(tǒng)的電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)(應(yīng)力場(chǎng))方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種可匹配物理場(chǎng)的機(jī)電系統(tǒng)?；椒ǎ瑸楹罄m(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。但存在以下不足：在理論推導(dǎo)之前，就假設(shè)了模型和原型的材料相同，并未考慮材料參數(shù)的變化；在相似常數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程中，首先從電磁場(chǎng)方程中得到了相似常數(shù)，并把結(jié)果代入到溫度場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方程中得到了驗(yàn)證，因此其結(jié)果存在偶然性，在分析過(guò)程中并未嚴(yán)格遵守相似理論；存在的不足中最為關(guān)鍵的是未考慮電磁力引起的結(jié)構(gòu)變化。以電磁軌道炮為例，忽略了彈丸運(yùn)動(dòng)引起的系統(tǒng)幾何形狀的改變。如果按照本文獻(xiàn)的?；椒?，則彈丸位移的相似常數(shù)會(huì)與初始幾何相似常數(shù)不同，即隨著彈丸的移動(dòng)，對(duì)應(yīng)時(shí)刻模型和原型的幾何形狀不再相似，因此更談不上物理場(chǎng)相似，其結(jié)果存在錯(cuò)誤。

文獻(xiàn)[6]提出了線(xiàn)性模化方法(linearscaling)和匹配?；椒?matchingscaling)。線(xiàn)性模化是指模型和原型中物理場(chǎng)和相關(guān)變量的分布特性相同，而幅值以對(duì)應(yīng)的相似常數(shù)呈比例的現(xiàn)象；匹配?；侵割?lèi)似于文獻(xiàn)[4]中的方法，使指定的物理場(chǎng)呈鏡像(分布和幅值皆相同)或使指定的物理量相同的方法。文獻(xiàn)[6]在文獻(xiàn)[4]的多物理場(chǎng)方程組基礎(chǔ)上，添加了彈丸的動(dòng)力學(xué)方程和軌道表面壓力方程，并通過(guò)分析得出了相似關(guān)系式。按照文獻(xiàn)[6]的線(xiàn)性?；椒?，將幾何、彈丸質(zhì)量、電流幅值和時(shí)間的相似常數(shù)作為輸入相似常數(shù)，并且保證時(shí)間相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)的平方相等時(shí)，通過(guò)調(diào)整其他輸入相似常數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同比例的線(xiàn)性?；欢鴷r(shí)間相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)的平方不相等時(shí)，會(huì)出現(xiàn)非線(xiàn)性現(xiàn)象，在一定范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)近似模化，文中最后舉例驗(yàn)證了近似模化的情形。根據(jù)文獻(xiàn)[6]的匹配?；椒?，當(dāng)時(shí)間的相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)的平方相同，且電流幅值的相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)相同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的匹配；在此基礎(chǔ)上通過(guò)改變彈丸質(zhì)量的相似常數(shù)，就可分別實(shí)現(xiàn)彈丸加速度、速度和位移的匹配。此文獻(xiàn)首次提出了軌道炮線(xiàn)性?；椒?；試圖同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)射器物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的匹配；提出了時(shí)間相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)的平方不相等時(shí)的近似?；拍?，并通過(guò)實(shí)例對(duì)部分彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。但存在以下不足：假設(shè)了模型和原型材料相同，并未考慮材料參數(shù)的變化；類(lèi)似于文獻(xiàn)[4]，未考慮彈丸運(yùn)動(dòng)引起的幾何形狀變化，在文獻(xiàn)[6]的匹配模化方法中，如果匹配彈丸的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(如加速度、速度或位移)，則根據(jù)時(shí)間相似常數(shù)的特性可知，彈丸位移的相似常數(shù)與初始的幾何相似常數(shù)不再相等。這時(shí)即使?jié)M足時(shí)間相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)平方相等的條件，也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻原型和模型幾何形狀的相似，因此更不能實(shí)現(xiàn)物理場(chǎng)的匹配，此時(shí)的物理場(chǎng)只能是近似?；?。

文獻(xiàn)[7]在文獻(xiàn)[4]和[6]的基礎(chǔ)上考慮到彈丸運(yùn)動(dòng)的邊界條件后，指出了模型和原型中當(dāng)材料參數(shù)相同時(shí)，不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)射器物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的匹配。而通過(guò)改變彈丸負(fù)載質(zhì)量的方法，可以調(diào)整彈丸質(zhì)量的相似常數(shù)，可以進(jìn)一步分別實(shí)現(xiàn)彈丸的加速度、速度和位移的匹配，但此時(shí)由于邊界條件不再相似，因此其物理場(chǎng)屬于近似?；Ｗ髡邔?duì)上述3種不同的近似?；ㄟ^(guò)有限元仿真的方法，從能量分配、電流分布、溫度分布的角度分析了近似?；慕瞥潭龋⒌贸隽似ヅ渌俣鹊慕颇；顑?yōu)，匹配加速度的近似?；畈畹慕Y(jié)論。文獻(xiàn)[7]糾正了文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[6]中忽略邊界條件的錯(cuò)誤；把能量分配性能指標(biāo)引入到了模化過(guò)程中；提出并分析了分別匹配彈丸的加速度、速度和位移的近似?；阅堋Ｆ洳蛔阍谟谝廊晃纯紤]材料參數(shù)的變化。

總之，由于目前電磁軌道發(fā)射器物理場(chǎng)的?；椒ㄖ豢紤]了相同材料條件下的?；虼吮仨殱M(mǎn)足時(shí)間相似常數(shù)與幾何相似常數(shù)的平方相同的條件。在匹配彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致發(fā)射器長(zhǎng)度和彈丸質(zhì)量的相似常數(shù)取值過(guò)大的問(wèn)題，將加大?；椒ǖ膶?shí)現(xiàn)難度。因此，為解決以上問(wèn)題，在模化方法中考慮不同材料是可能的解決途徑之一。

2.2驅(qū)動(dòng)電路的?；?/p>

文獻(xiàn)[8]提出了電容器驅(qū)動(dòng)電磁軌道炮的?；椒?。文章從電磁軌道炮物理場(chǎng)的模化方法出發(fā)，以電流、彈丸位移、時(shí)間等參數(shù)為中間變量，把物理場(chǎng)的模化延伸到了驅(qū)動(dòng)電路的?；小Ｔ撃；椒ㄡ槍?duì)類(lèi)似于文獻(xiàn)[6]中匹配彈丸加速度、速度或位移的?；椒?，給出了可實(shí)現(xiàn)各?；椒ǖ碾娐穮?shù)相似常數(shù)。此外，文中給出了電阻方程和電感方程中將彈丸位移替換為幾何參數(shù)的近似?；椒?，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法驗(yàn)證了其近似程度。該文獻(xiàn)的意義在于首次提出了可實(shí)現(xiàn)電磁軌道炮物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)匹配的驅(qū)動(dòng)電路模化方法，同時(shí)給出了電路的近似?；椒?。不足點(diǎn)在于：該文獻(xiàn)引用的物理場(chǎng)?；椒ㄎ纯紤]彈丸運(yùn)動(dòng)引起的邊界條件變化，即引用的?；椒ū旧聿荒軐?shí)現(xiàn)物理場(chǎng)的完全匹配。因此文獻(xiàn)中描述的電路?；椒?，即使實(shí)現(xiàn)了彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的匹配，此時(shí)發(fā)射器的物理場(chǎng)也只是近似?；?。

文獻(xiàn)[9]總結(jié)和分析已發(fā)表的文獻(xiàn)后提出了電路?；椒?，并通過(guò)數(shù)值模擬的方法驗(yàn)證了該方法下電路參數(shù)和彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的模化性能，該方法的研究思路與文獻(xiàn)[8]類(lèi)似，但在數(shù)值模擬中考慮了二極管的正向偏壓等非理想條件。此外，文中給出了RLC電路試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)對(duì)設(shè)置不同的電容器初始電壓的方法，分析了電路?；^(guò)程中非線(xiàn)性現(xiàn)象。最后，通過(guò)相似理論分析了軌道炮發(fā)射頻率等具體工程問(wèn)題。本文的意義在于，在電磁軌道炮模化過(guò)程中，考慮到了實(shí)際工程應(yīng)用背景，并提出了以相似理論作為分析工具可以解釋具體工程問(wèn)題的可能性。

與發(fā)射器物理場(chǎng)的?；椒ㄏ啾?，驅(qū)動(dòng)電路的?；鄬?duì)簡(jiǎn)單。原因在于驅(qū)動(dòng)電路的?；窃诎l(fā)射器物理場(chǎng)的模化方法基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，一旦選擇了一種發(fā)射器物理場(chǎng)的?；椒?，則激勵(lì)電流波形需要滿(mǎn)足的條件也被確定，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電路中電參數(shù)的相似常數(shù)隨之也被確定。

2.3其他?；椒?/p>

文獻(xiàn)[10]分析了電磁軌道炮的非線(xiàn)性?；椒?。與之前電磁軌道炮模化方法相關(guān)文獻(xiàn)的關(guān)注點(diǎn)不同，此文獻(xiàn)重點(diǎn)研究了滑動(dòng)摩擦、空氣、電流的阻力模型以及它們?cè)诓煌俣葪l件下的適用性。文章認(rèn)為：由于摩擦系數(shù)隨著滑動(dòng)速度的變化而改變，因此摩擦阻力模型具有非線(xiàn)性特性，而且其非線(xiàn)性在低速段更為明顯，但是在高速段可以簡(jiǎn)化到電流阻力模型中并且能夠?qū)崿F(xiàn)線(xiàn)性?；椒?；在電磁軌道炮的發(fā)射速度范圍內(nèi)(尤其在低速時(shí))，可以忽略空氣阻力。本文的意義在于對(duì)比分析了不同阻力模型在不同發(fā)射階段對(duì)彈丸動(dòng)力學(xué)的影響程度，并且首次將阻力模型引入到了電磁軌道炮?；椒ㄖ小?/p>

以上文獻(xiàn)主要是相似理論在電磁軌道炮研究中的應(yīng)用情況，此外相似理論在電磁線(xiàn)圈炮中也有應(yīng)用。文獻(xiàn)[11]采用類(lèi)似于文獻(xiàn)[8]的方法，針對(duì)電容器驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈炮研究了?；椒?。在電路方程、彈丸動(dòng)力學(xué)方程和電磁場(chǎng)擴(kuò)散方程組基礎(chǔ)上獲得了各物理量的相似常數(shù)，并通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。文獻(xiàn)[12]采用類(lèi)似的方法，基于新設(shè)計(jì)的電磁線(xiàn)圈炮基礎(chǔ)上得到了相似常數(shù)，并利用有限元仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。

3　討論

電磁軌道炮的?；?，其難點(diǎn)在于為了滿(mǎn)足模型與原型之間的相似性，需要同時(shí)進(jìn)行多個(gè)物理場(chǎng)的?；腋魑锢砹恐g又相互關(guān)聯(lián)和影響，例如：電磁軌道炮中的電磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電磁力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形，同時(shí)產(chǎn)生焦耳熱；結(jié)構(gòu)的變形又會(huì)作為電磁場(chǎng)中的邊界條件影響其分布特性，而電樞與軌道的相對(duì)滑動(dòng)會(huì)產(chǎn)生摩擦熱；焦耳熱和摩擦熱引起的溫度變化又會(huì)引起材料性能的變化。因此，研究電磁軌道炮的?；椒〞r(shí)，不能只分析單一物理量，而應(yīng)統(tǒng)籌考慮各參量和物理場(chǎng)之間的耦合關(guān)系。此外，電磁軌道炮的物理場(chǎng)與發(fā)射器的損傷和壽命研究息息相關(guān)，而速度作為發(fā)射類(lèi)武器中最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)之一，在電磁軌道炮中又與刨削損傷和速度趨膚效應(yīng)等現(xiàn)象有直接聯(lián)系。因此在電磁軌道炮中，需要同時(shí)進(jìn)行物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)(尤其是彈丸速度)的?；?。

目前電磁軌道炮的?；椒ň哂腥缦绿攸c(diǎn)：

1)相似理論的推導(dǎo)過(guò)程只是在相似指標(biāo)式或相似常數(shù)的分析層面上，并未給出真正意義上的相似準(zhǔn)則。

2)假設(shè)了模型和原型中材料相同，限定了材料參數(shù)不變。

3)都是以匹配物理場(chǎng)為目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上各方法延伸到了彈丸動(dòng)力學(xué)和驅(qū)動(dòng)電路等其他物理量的匹配。

4)在相同材料條件下為了實(shí)現(xiàn)模型和原型中物理場(chǎng)的匹配，時(shí)間相似常數(shù)必須與幾何相似常數(shù)的平方相同。而從彈丸動(dòng)力學(xué)相似性分析可以得出，為了匹配彈丸的速度，時(shí)間相似常數(shù)必須與幾何相似常數(shù)相同。這是目前電磁軌道炮?；椒o(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)射器物理場(chǎng)的精確?；蛷椡杷俣绕ヅ涞母驹颉?/p>

如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)電磁軌道炮物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的匹配是目前電磁軌道炮?；椒ㄑ芯恐凶顬槠惹械娜蝿?wù)之一。因此，基于目前常用金屬材料，研究可縮比材料參數(shù)的電磁軌道炮模化方法是實(shí)現(xiàn)同時(shí)匹配電磁軌道炮物理場(chǎng)和彈丸動(dòng)力學(xué)參數(shù)的可能途徑之一。

4　結(jié)束語(yǔ)

電磁軌道炮?；椒òl(fā)展至今已經(jīng)取得了一定的成果，其主要研究?jī)?nèi)容涉及到發(fā)射器的物理場(chǎng)、彈丸動(dòng)力學(xué)、驅(qū)動(dòng)電路的?；?。但是，目前尚未出現(xiàn)一種理想的電磁軌道炮?；椒梢酝瑫r(shí)進(jìn)行所有物理量的匹配，各方法都有各自的取舍和平衡。因此，在設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)明確通過(guò)模型試驗(yàn)所要達(dá)到的目的和需要匹配的物理量，再根據(jù)具體需求選擇合適的?；椒ㄊ悄壳拜^為有效的研究途徑。

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Review on the Application of Scaling Method to Electromagnetic Railgun

JIN Longwen1,2, LI Jun2, LEI Bin1

(1.Department of Ammunition Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang050003, Hebei, China;2.Beijing Institute of Special Electromechanical Technology, Beijing100012, China)

Scaling method is a means by which studies are conducted on a similar model instead of a direct study of the natural phenomenon or process itself. It is important to be able to choose the appropriate scaling method to best match the results between full-scale and sub-scale experiments. On the basis of a brief introduction to scaling method, the major existent scaling methods of railgun physical fields, projectile dynamics, circuit and their relative merits are elaborated on. The current research difficulties and the potential research directions are discussed at the end of the paper. It turns out that not all quantities can be matched according to the existent nonideal scaling method. Therefore, choosing the appropriate quantities and scaling method according to the specific requirements is an effective way in practical applications.

electromagnetic railgun; launcher; modeling method; similarity theory

2015-05-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51237007,51407195)

金龍文(1987—), 男，博士研究生，主要從事電磁發(fā)射技術(shù)研究。E-mail：longwen@mail.ustc.edu.cn

TJ012.1

A

1673-6524(2016)01-0087-05