底座材料和底座线圈间距对发射速度的影响

分析底座材料电导率以及相对磁导率对拦截器发射速度的影响，选取不同的电导率和磁导率进行仿真分析。线圈宽度为2 mm，匝间距为2 mm，高度为20 mm。电导率及相对磁导率的参数和相应的仿真计算结果如表3 所示。

图10　不同线圈类型电流密度分布

（a）实心线圈电流密度分布；（b）导线束线圈电流密度分布

表3　不同底座材料参数及其仿真结果

续表

从表3 中的仿真结果可以看出，底座材料的电导率和相对磁导率对拦截器的发射效率有很大的影响。磁导率相同的情况下，电导率的增加会降低拦截弹的发射速度。图11 所示为底座材料相同电导率、不同磁导率下拦截弹的发射速度曲线，图12 所示为磁导率为1 时不同电导率下拦截弹的发射速度曲线。

图11　不同相对磁导率下拦截弹的发射速度曲线(www.xing528.com)

图12　不同电导率下发射速度曲线

电导率越高底座导电性能越好，导致底座涡流损耗更大，降低了拦截器的能量利用率。相对磁导率越高，对磁场的屏蔽性能越好，减少了磁场扩散，提升发射速度。从图11 中可以看到底座为电导率5.8×107 S／m 的导电性能好的导体时，磁导率的变化对最终发射速度影响较小，2 000 与0.99 相对磁导率下的发射速度仅相差7.38 m／s，而当底座电导率为0.11×107 S／m 时，随着磁导率的增加，拦截弹的发射速度迅速增加，2 000 相对磁导率下的发射速度较相对磁导率1 时提高46.98 m／s。由图12 和表3 可以看出底座材料有不同的磁导率时，电导率的增加都使拦截器的发射效率有很大程度的降低。相对磁导率为2 000、100 和20 时，电导率为5.8×107 S／m 和0.11×107 S／m 的发射速度分别相差54.97 m／s、44.79 m／s和33.55 m／s。

底座壁厚为10 mm，底部厚度为10 mm。表4 所示为底座电导率为5.8×107 S／m，相对磁导率为1时，不同底座线圈间距下的发射速度。表5 所示为底座电导率为0，相对磁导率为2 000 时，不同底座线圈间距下的发射速度。

表4　电导率为5.8×107 S／m，相对磁导率为1 时不同间距下的发射速度　mm

表5　电导率为0，相对磁导率为2 000 时不同间距下的发射速度　mm

底座壁厚和底部厚度不变时，分析表4 中的结果可以看出，当底座材料电导率较大、磁导率较小时，随着底座线圈轴向和径向间距的增加，拦截弹的发射速度也增加。从侧向间距3 mm、轴向间距4 mm 时的36.6 m／s 提高到侧向间距28 mm、轴向间距29 mm 时的71.95 m／s，并且提高幅度减缓，说明随着线圈和底座间距的增加，在底座上由于涡流产生的损耗减少。由表5 可以看出，底座材料的相对磁导率较高，电导率很小时，发射速度随着间距的增加而减小，与表4 中的结果呈相反的趋势，从最初的102.99 m／s下降到83.39 m／s。因此线圈拦截器底座应选取磁导率高而电导率小的材料，且底座与线圈间距要小。