《脈衝大電流滑動電接觸與電絕緣問題研究》是依託中國科學院電工研究所，由嚴萍擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：脈衝大電流滑動電接觸與電絕緣問題研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：嚴萍
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電能利用可以達到目前化學能發射技術所達不到的優異性能使電磁發射成為發射技術的重要發展方向，其中電磁軌道發射技術具有超高速度、速度精度、回響速度快和過載控制易等性能優勢，套用前景明確，是目前國際研究熱點。我國相關研究已開始起步，但與國際先進水平還有相當距離，亟待加強其關鍵基礎科學問題的研究。.本項目針對電磁軌道發射過程中出現的高速滑動導電物體電接觸轉捩引起的軌道燒蝕問題和重複運行下絕緣支撐系統故障頻發問題，進行脈衝大電流下高速滑動電接觸及複雜環境絕緣材料破壞規律的研究，詮釋電磁發射系統工作過程中滑動電接觸轉捩和電絕緣失效機理，提出控制理論，為MA級重複運行電磁軌道發射系統的研究提供理論依據和實驗數據，推動我國電磁發射技術的研究及套用進程，具有重要的理論價值和現實意義。
結題摘要
電磁發射以有效、直接的形式利用電磁力將電磁能轉換成動能，該方式可以得到很高的速度，可以突破火藥發射的理論極限速度，是繼機械能和化學能之後發射能源技術的又一次革命性進步。電磁軌道發射是電磁發射中得到超高速的首選方案，不僅能夠得到數馬赫至數十馬赫的速度，且速度易於精確控制，在國防領域具有令人振奮的套用前景，在高速運動方程和高速碰撞力學等科學研究中也具有不可替代的技術優勢。 本項目順應我國電磁發射的發展需求，針對滑動電接觸在脈衝大電流和超高速條件下出現的刨削和轉捩等問題，實驗研究了不同接觸副、滑動速度、電流密度、放電波形和接觸形式對滑動電接觸性能影響。揭示了電流熔蝕的約束、擴張和貫通等三種模式，以及電樞表面電流熔蝕機理；建立了金屬液化層穩定性模型和轉捩模型及轉捩預測模型；基於電流下降沿電樞感應渦流引起樞軌電磁接觸壓力下降的物理機理，提出了快轉捩判據，建立了電流下降沿快轉捩模型及其預測模型；基於轉捩機理、模型和預測成果，提出了減小電流下降沿速率增大轉捩速度的措施，實現了在彈重0.804kg、線電流密度大於40kA/mm條件下，出膛速度大於2.3km/s下的全程無轉捩發射；建立了高速滑動電接觸界面評價標準。針對脈衝大電流傳導過程中絕緣支撐系統出現的破壞與失效現象，研究了重複發射條件下絕緣支撐系統性能，發現表面電阻率和金屬沉積的形態可以用來表征膛內絕緣性能，為大口徑大電流發射器的研製提供依據；發現了高電流線密度情況下樞軌界面熔融鋁噴射侵徹絕緣部件的問題；開展了絕緣材料表面燒蝕和金屬沉積模擬實驗，得出絕緣老化機理，從結構和材料的角度，給出了發射器絕緣結構的最佳化原則；開發了熔融鋁侵徹絕緣部件計算模組，可計算不同粒徑、不同初始速度情況下的侵徹回響。 本項目系統研究了電磁發射過程中的滑動電接觸性特性和樞軌界面的動態特性，對電磁發射系統設計提供依據和指導作用；研究了電磁發射中的絕緣失效問題，用於指導電磁發射中的絕緣系統的最佳化設計。
