阅读说明：本技术 一种电磁炮轨道轴向温度梯度分布的营造及实测方法 (Method for constructing and actually measuring axial temperature gradient distribution of electromagnetic gun track ) 是由 农奥兵 马洪亭 马硕 黄达伟 颜聪 于 2021-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电磁炮轨道轴向温度梯度分布的营造及实测方法,属于电磁轨道炮技术领域。本发明以解析计算和公开文献数据为基础将电磁轨道分为高温段、中温段和低温段,在无实际导弹发射的情况下,通过三组不等距且功率可调节的加热管对电磁轨道加热营造电磁轨道炮发射后的轨道温度分布。本发明在电磁轨道上设置测温点,测温点从轨道外侧延伸至距枢轨接触侧1～2mm处,热电偶与数据采集仪相连获得测温点实时温度,便于实验人员调节加热管数量和加热功率实现多种工况下电磁轨道温度分布,创新性解决了电磁轨道炮实际发射复杂而导致电磁轨道炮热管理实验研究难以开展的问题。(The invention relates to a method for constructing and actually measuring axial temperature gradient distribution of an electromagnetic gun rail, belonging to the technical field of electromagnetic rail guns. The invention divides the electromagnetic track into a high temperature section, a middle temperature section and a low temperature section based on analytic calculation and published literature data, and heats the electromagnetic track through three groups of heating pipes with unequal intervals and adjustable power to build the track temperature distribution after the electromagnetic track cannon launches under the condition of no actual missile launching. According to the invention, the temperature measuring point is arranged on the electromagnetic rail, the temperature measuring point extends to a position 1-2 mm away from the contact side of the pivot rail from the outer side of the rail, the thermocouple is connected with the data acquisition instrument to obtain the real-time temperature of the temperature measuring point, so that experimenters can adjust the number of heating pipes and the heating power to realize the temperature distribution of the electromagnetic rail under various working conditions, and the problem that the thermal management experiment research of the electromagnetic rail cannon is difficult to develop due to the fact that the actual emission of the electromagnetic rail cannon is complex is innovatively solved.)

一种电磁炮轨道轴向温度梯度分布的营造及实测方法

技术领域

本发明涉及电磁轨道炮技术领域，尤其涉及一种电磁炮轨道轴向温度梯度分布的营造及实测方法。

背景技术

电磁轨道炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器，其发射原理是通过电磁轨道和导电电枢构成放电回路，应用高功率脉冲电源产生脉冲强电流，强电流产生强磁场，搭载弹丸的电枢在强磁场的作用下受到洛伦兹力的推动，从而获得高发射速度。电磁轨道炮发射过程中，由于电枢和发射轨道在高速滑动电接触，瞬时电流高速经过导轨传输给电枢，使得导轨上瞬间产生了大量的热量，容易造成电磁发射系统轨道的热应力损伤。在连续发射模式下，电磁轨道炮预计每分钟发射6～12发弹丸，热量迅速累积不仅影响发射效率，还可能会对轨道性能造成损坏，引起电磁发射系统寿命缩短甚至发射失败等问题。

电磁轨道炮发射涉及电、磁、热、力等复杂过程，受实验条件、测试等因素的限制，目前国内具备真实发射条件的实验室很少，对电磁轨道热效应的研究以仿真为主。大量仿真结果揭示，电磁轨道快速发射下的热量积累主要来源于轨道体电阻产生的焦耳热、枢轨接触界面接触电阻产生的焦耳热和枢轨相对滑动摩擦产生的热量。结合电枢动态发射过程，根据解析计算和有限元等方法可得到轨道中累积热量的时空分布特性。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在以公开文献中的实验和仿真数据为基础，将三组功率可调节的加热管、PLC控制柜、带有测温点的电磁铜轨道、热电偶、数据采集仪组合在一起，提供一种电磁炮轨道轴向温度梯度分布的营造及实测方法，为电磁轨道主动冷却等研究提供实验基础。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

本发明电磁轨道为凸轨，枢轨接触侧即加热管与铜轨道接触侧设有方形凸起。

本发明将加热管分为三组，分别对应电磁轨道高温段、中温段、低温段。加热管被固定在三段铝板上，从电磁轨道尾部到炮口布置间距逐渐增加。三组加热管开关独立控制，每组加热管数量和加热管功率均可调节。模拟加热系统设置PLC控制柜，当电磁轨道测温点达到设定温度，加热停止。

本发明从电磁轨道外侧向枢轨接触侧开孔设置测温点，采用热电偶接触式测温方式对加热过程进行轨道温度的实际测量，获得轨道的瞬时温度。在电枢发射方向设置不同间距的测温点若干，孔深距离枢轨接触面小于2mm，其中高温段测温点间距小，低温段测温间距大。枢轨接触横截面方向，依次设置3～4个测温点。

本发明通过热电偶将测温点温度传导至数据采集仪，实验者可通过实时温度数据调整加热管数量、加热功率等参数。

本发明技术方案的有益效果是：

1.根据电磁轨道炮发射后轨道温度分布不均匀特性，分段设置可调节数量和功率的加热管，保证实验系统极大程度模拟电磁轨道炮发射后温度分布，实现多种发射工况下电磁轨道温度分布模拟。

2.在实际电磁轨道炮发射过程中，因产生大量的热和震动导致轨道测温具有较大难度。本发明采用的加热管模拟电磁轨道温度分布的方法，对热电偶损伤小，可实现加热过程中采用灵敏度较高的热电偶，通过热电偶连接测温点和数据采集仪实时反馈测温点温度。

3.本发明在电磁轨道上合理设置测温点，测温点靠近枢轨接触面，准确定位每个测温点坐标，加热过程中对每个测温点温度进行实时监控，适时调节，保证电磁轨道轴向温度分布。

4.本发明加热管数量和功率可调节，轨道加热最高温度可达500℃，能模拟多种电磁轨道炮发射工况。

5.本发明引入PLC自动控制，当测温点达到预设温度后，加热自动停止，减少人为误差。

附图说明

图1为本发明涉及的模拟电磁轨道温度分布装置示意图；

图2为本发明实施例加热管控制系统示意图；

图3为本发明实施例电磁轨道测温点布置示意图。

附图标记：

1-电磁铜轨道；2-加热管；3-高温段；4-中温段；5-低温段；6-测温点；7-热电偶；8-PLC控制柜；9-加热管功率调节旋钮；10-加热管开关；11-系统急停开关。

具体实施方式

以下通过下述实施方式结合附图进一步说明本发明，其中，附图构成本申请的一部分。应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明实施例的主要思路是：在无实际导弹发射的情况下，通过调节三组加热管2的数量和功率对电磁铜轨道进行加热，保证电磁轨道上测温点温度达到预设值，模拟电磁轨道炮发射瞬间轨道不均匀温度分布情况，为研究电磁轨道内部主动冷却换热特性提供实验基础。

本发明实施例在电磁铜轨道1上不等距开设测温点6，在高温段3、中温段4、低温段5分别选取一处测温点作为温度监控，热电偶7与系统数控系统连接，当测温点温度达到实验者设定温度，继电器断开，加热管2停止加热。其余测温点6可用热电偶7与安捷伦等数据采集仪连接，获得加热过程中轨道的瞬时温度，实验者可通过实时数据调节加热管2启用数量和加热功率。

本发明实施例基于现有对电磁轨道炮单次发射和连续发射下的实验和仿真基础设置加热管2的分布。为避免铜轨道1的快速导热，在靠近轨道尾部特别是电枢起始位置处设置间距小且加热功率大的加热管2，在炮口端设置间距大而加热功率小的加热管2。在实际操作中，实验者根据所需温度分布对电磁轨道进行加热，可手动控制各组加热管的启闭时间和加热管的数量。

本发明实施例在电磁轨道上开设测温点6，测温点6从电磁轨道外侧延伸至枢轨接触侧，距离枢轨接触侧1～2mm。系统采用灵敏度较高的热电偶7，测温点开孔直接不大于1mm。从轨道尾部至炮口，测温点间距依次增大，对相应研究中特征位置可另开设测温点6。

本发明实施例设置PLC自动控制系统，三组加热管2可通过功率调节旋钮9和加热管开关10分别控制。系统设置急停开关11，实验出现紧急情况时启用。