[发明专利]磁控等离子体鞘层特性研究方法

权利要求书

1.磁控等离子体鞘层特性研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：产生等离子体，身管发射时其内部径向膛压高达400MPa，温度高达3000～4000k；

S2：电磁线圈电流的加载；

S3：产生感应电场，外加磁场产生激励电场，电场对粒子的加速效应可使高温燃气中初始的电子形成雪崩电离效应；

S4：形成磁约束等离子体鞘层；其中，

所述电磁线圈电流的加载，在高温高压燃气中产生2%的电离等离子体，400MPa、4000K的高温高压燃气中电离的成分可以忽略不计，电离率不会超过万分之一，电子温度在1eV以下，为了提高高温高压燃气的电离率，采用陡峭脉冲前沿的加电方式，让电磁线圈上的电流形成陡峭的上升前沿，在10ns的时间里从零上升到1000A，导致线圈产生的磁场从零在10ns的时间里上升到0.2T；为了提高高温高压燃气的电离率，采用陡峭脉冲前沿的加电方式，让电磁线圈上的电流形成陡峭的上升前沿，在10ns的时间里从零上升到1000A，导致线圈产生的磁场从零在10ns的时间里上升到0.2T；

所述磁约束等离子体鞘层具有隔热效应，且其能够抑制动力学热流密度；

所述产生感应电场，外加磁场产生激励电场，电场对粒子的加速效应可使高温燃气中初始的电子形成雪崩电离效应，电场对粒子的加速效应可使高温燃气中初始的电子形成雪崩电离效应，经过10ns的感应角向电场的加速，使得身管内燃烧气体出现2%的电离，使得身管内燃烧气体出现2%的电离，电离产生的等离子体电子密度约为身管燃气密度的2%，电子平均温度约为10eV，电子在平均磁场0.1T中的回旋半径约为17μm，而离子的回旋半径约为2mm，这些被磁场约束的等离子体将较大地改变身管内燃气的动力学过程，这些被磁场约束的等离子体将较大地改变身管内燃气的动力学过程，提高被发射物体的出膛初速度、降低高温高压燃气对身管的烧蚀。

2.根据权利要求1所述的磁控等离子体鞘层特性研究方法，其特征在于：在S1中，身管面对高温高压气体的身管壁材料其抗压性是抵抗其一半的膛压200MPa，另外的200MPa膛压是通过材料磁场分散到身管外层材料上。

3.根据权利要求1所述的磁控等离子体鞘层特性研究方法，其特征在于：在S4中，等离子体鞘层随时间快速变化的磁场在身管内产生角向感应电场，角向感应电场加速初始电子达到20eV的动能并与中性燃气分子碰撞产生雪崩电离。

4.根据权利要求1所述的磁控等离子体鞘层特性研究方法，其特征在于：在身管材料的导热性能不变的情况下，被发射身管发射药燃气的高温高压性能不变，由于磁约束等离子体鞘层的应用，使得燃气向身管内壁传递的热流密度降低33%，身管内壁炮钢材料的温度降低30%。

5.根据权利要求1所述的磁控等离子体鞘层特性研究方法，其特征在于：身管内发射药的燃烧过程中，燃料在迅速燃烧过程中释放大量的热量并伴随着有些大分子通过氧化分解成小分子，使得燃气分子温度升高、分子数密度增加形成爆炸过程，爆炸点处燃气分子急速膨胀，推动外层气体沿着身管轴向外运动，外部气体受到爆炸点气体的推动而出现压缩现象。

6.根据权利要求5所述的磁控等离子体鞘层特性研究方法，其特征在于：燃料在燃烧过程中，高温燃气的动压动能将有部分转化成外围低温气体的热能，这部分被转化成外围气体热能的能量降低了被发射物体发射药的发射效率，也就是发射药所含有的化学能，转化成发射被发射物体的动能比。