电磁轨道发射是一种利用电磁力(能)推进弹丸到高速或者超高速的新型发射技术,能够突破传统化学发射方式的速度极限,出膛速度可达2km/s以上,具有发射动能高、系统效率高、发射频次高、启动时间快、持续发射能力强和安全隐蔽性好等显著优势,具有重要应用前景。实验室围绕等价实验平台测试、材料力学、电学性能的多维测量、枢轨状态实时原位图像诊断、枢轨材料可靠性和健康状态评估等展开相关研究。主要平台如下:
(1)小型电磁发射平台
小型电磁发射平台包含包括脉冲功率驱动源、发射器、回收装置和诊断系统四部分,其中脉冲源系统储能125kJ,发射器长度1.5m,可实现最大电流密度≥109A/m2,最大温升速率≥105K/s,最大出膛速度≥600m/s。可通过闪光照相获得电枢出膛及膛内加速运动过程图像,配合磁场、速度等动态过程测试装置实现对电磁轨道发射全过程诊断。
(2)超高应变率力学性能测试装置
包含单次方波脉冲电流源(峰值>500 kA,上升沿小于10μs,脉宽40μs的方形脉冲)与长脉冲电流源,可完成试样多物理场耦合(载流密度≥109A/m2;应变速率:≥104/s;温升速率≥105K/s)单轴拉伸
(3)载流冲击多物理场同步加载平台
包含冲击脉冲电流源(可在冲击面形成400MPa等效应力)与多支路可调脉冲电流源(脉冲时间0-2ms/峰值电流0-20kA),可完成试样(载流密度≥109A/m2;应变速率:≥104/s;温升速率≥105K/s)正向/斜向载流冲击
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力学性能测试装置 |
载流冲击多物理场加载平台 |
小型电磁发射平台 |
电磁能实验平台
(4)毛细管放电等离子体射流模拟ELM瞬态高热负荷实验平台
可用于评估核聚变装置中瞬态高热负荷对面向等离子体材料的侵蚀损伤及考核材料性能考核。基于毛细管放电等离子体高温高密特性,重频两级毛细管等离子体发生装置与LC谐振充电电路,实现等离子体热负荷幅值、频率及持续时间等参数连续可调;建立光学诊断系统,结合光谱分析、热负荷计算等数据处理方法,有效测定等离子体射流形态、电子温度、密度及热负荷等关键参数。
重频脉冲驱动源包括控制与采集系统、泄放安全组件、晶闸管组件、恒流充电机等部分。通过对重频脉冲驱动源的触发方式、充电方式以及系统参数进行设计,分析在满足等效热负荷条件下的各放电支路的最优耦合参数,可以获得满足要求的脉冲电源参数调控方案。
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