[发明专利]一种炮弹加速距离可控的磁阻式电磁炮及控制方法

说明书

一种炮弹加速距离可控的磁阻式电磁炮，包括炮管、炮弹、主电路及控制电路，控制电路包含单片机及MOSFET驱动电路，通过控制器对主电路中的MOSFET的控制实现电磁炮加速线圈充放电时间的精确控制进而主动改变线圈内部的强磁场的维持时间，加速线圈磁场的变化与炮弹的加速距离有直接关系，通过多次测试获得线圈通电时间与炮弹射程的关系，最后利用这种关系实现炮弹加速距离的控制最终改变炮弹的射程。以及提供一种炮弹加速距离可控的磁阻式电磁炮的控制方法。本发明可有效解决常规磁阻式线圈炮电容容量选择困难、加速效率低等问题，并提高了炮弹的最大出口速度；同时在不增加其它控制装置的情况下，即可实现炮弹射程可控。

技术领域

本发明属于电磁炮发射技术领域，涉及一种基于炮弹加速距离控制的磁阻式电磁炮及控制方法。

背景内容

电磁发射技术最早在19世纪就已经被提出，目前随着化学能发射装置的发射性能提升趋于极限，而导电材料、电源供给和绝缘技术等电磁发射技术发展的阻碍一个个被清除，电磁发射技术的发展逐渐得到重视。与传统的机械能、化学能发射技术相比，电磁发射技术具有：加速能力优越、发射质量大、能源获取容易、可控性好等优势。

现阶段，磁阻式线圈炮十分常见，磁阻式线圈炮通常由绕有加速线圈的炮管、储能电容、控制电路以及铁磁材质的炮弹组成，其利用线圈通电时的强磁场牵引炮弹向前加速运动。当炮弹穿越加速线圈中心后，原本驱动炮弹向前的磁力变为向后的阻力，因此，常见的磁阻式线圈炮的储能电容的容量不能太大，以保证炮弹穿越最大磁通位置时，磁场强度已衰减至较小值，减小对炮弹的反向阻力。这样导致现有的磁阻式线圈炮存在以下不足：

(1)电容容量选择非常困难，难以保证磁场强度衰减的时间与炮弹穿越最大磁通位置的时间是否接近甚至相同；

(2)炮弹加速过程中，其加速度随着磁场变化一同快速衰减，其最大出口速度严重受限，降低了电磁炮的效率；

(3)常规磁阻式线圈炮的射程需要依靠炮管仰角、电容组充电电压等进行调节，导致需要额外的装置，增加了电磁炮的体积和复杂程度。

发明内容

为了解决现有的磁阻式线圈炮电容选择困难、炮弹加速效率低且需要额外装置控制炮弹射程等方面的不足，本发明提供了一种加速距离可控的磁阻式线圈炮及控制方法，通过对炮弹加速距离的控制间接控制炮弹出口速度，降低了储能电容容量对电磁炮射程的影响并有效提高了磁阻式线圈炮的效率。

本发明为实现上述发明目的采用的技术方案如下：

一种炮弹加速距离可控的磁阻式电磁炮，包括炮管、炮弹、主电路及控制器，

所述炮管由加速线圈和塑料管道组成，加速线圈长度长于炮弹长度并接入主电路，主电路控制电流流通路径，实现电容组的充能、加速线圈的充能和加速线圈剩余能量的泄放，电容组的大小满足向加速线圈充能时电压下降小于10％，所述控制器由单片机及功率管的驱动芯片组成，完成对主电路的有效控制以实现磁阻式线圈炮的整个发射过程，所述炮弹的外径接近炮管内径以减少磁阻和降低炮弹滑行时的抖动，同时又应保证炮弹在炮管内能够顺畅滑动；

当炮弹穿越加速线圈的过程中，线圈的电感量呈现先上升然后基本保持不变后又下降的曲线，因为磁阻的大小与电感量为负相关，所以如果线圈两端电压在炮弹运行过程中基本保持不变的情况下，炮弹将以先加速再均速后减速进行运动；通过控制加速线圈的放电时间t，主动改变线圈中的磁场变化，从而改变炮弹的加速区间。

进一步，所述主电路包括可控的直流稳压源、电容组(C1)、MOSFET(VT1、VT2)、肖特基二极管(D1)、功率电阻(R1)和线圈，直流电压源与电容组(C1)、MOSFET(VT2)串联构成电容组充电回路，电容组(C1)又与线圈、MOSFET(VT1)串联构成电容组放电回路，线圈两端并联功率电阻(R1)与肖特基二极管(D1)构成的加速线圈能量泄放回路。

所述炮弹由铁或其它具有良好导磁特性的材料制成；