基于均勻設計的單級多極矩電磁推進器結構參數優化

汪治全，王豫，嚴仲明，張晨然（西南交通大學電氣工程學院，四川成都610031）

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基于均勻設計的單級多極矩電磁推進器結構參數優化

汪治全，王豫，嚴仲明，張晨然
（西南交通大學電氣工程學院，四川成都610031）

摘要：相比傳統的電磁推進系統，多極矩電磁推進器（MFEL）系統可調參數眾多，而任何參數的變化都會影響系統效率。從等效電路出發，通過分析電樞的能量耦合公式，得出提高系統效率的有效方法。以驅動線圈單層匝數、層數、電樞厚度、驅動線圈與電樞間隙為變量因素，合理設置變量水平建立了均勻設計實驗。分析實驗結果數據，獲得了結構參數最佳匹配對。結果表明，優化模型系統效率顯著提高。分析比對各次仿真，得出MFEL主要結構參數合理設計方案。

關鍵詞：兵器科學與技術；多極矩；結構參量；均勻設計；驅動線圈；電樞

王豫（1960—），男，教授，博士生導師。E-mail：wangyu@ home. swjtu. edu. cn

0 引言

電磁炮是一種新概念動能武器，按照原理和結構的不同可以分為軌道炮、線圈炮和重接炮等多種形式［1］。由于線圈炮和重接炮在推進過程中電樞與其他部件沒有物理接觸而受到廣泛關注［2 -8］。多極矩電磁推進器（MFEL）是一種新穎的電磁推進構型。文獻［9］首次提出了MFEL構型，通過仿真得到了MFEL結構軸向推力大的結論。文獻［10］進一步研究了MFEL具有懸浮穩定以及扭轉運動等特點。文獻［11］通過對單級磁場構型的結構優化和實驗驗證，得出了較優的磁場構型，使推力進一步增大。

然而，上述研究并沒有涉及MFEL眾多的結構參數對推進效率的影響。……