超导技术让武器装备突破物理极限

军事活动作为人类社会生活的特殊需要,般来说总是最先吸纳人类社会最新的科技成果,而这些最新技术的应用直接导致了军事技术革命和一大批高新技术武器装备的出现。由于超导材料在军事上的应用有着极为广阔的前景,各先进国家都在竞相研究,随着超导技术的发展和应用,必然对军事技术产生重大影响。 一、超导技术及其发展 所谓超导体,是指电阻为零的物质。1911年,     

超导加盟未来战争

说起超导磁悬浮列车,你一定早有耳闻。在它所齐集的众多高新技术中,超导技术尤其不可或缺。那么,“超导”究竟是怎样一种技术呢? 炙手可热,缘自优越特性 1911年,荷兰莱顿大学实验物理学教授卡麦林·昂尼斯用液氦冷却水银时意外发现:水银的电阻率随着温度的降低而不断减小,至绝对温度4.2K(即-268.98℃。绝对温度零度相当于零下273.15℃)时,其电阻突然完全消失。后来,他又发现许多金属和合金都具有类似的特性。1913年,他在一篇论文中首次将上述现象定义为“超导电性”,     

富 BaCO3对YBCO超导样品的超导性能的影响

为提高123相高温超导材料的临界电流密度Jc,本文从改变样品的用料配方、革新制备工艺等方面做了一些尝试和研究.在生成约 10 g123相超导样品正常配比的基础上,分别多加了5mg到100mg不等的BaCO3,采用固相反应法制备了超导体块材.通过比较各样品的超导转变温度Tc、超导转变宽度ΔT、临界电流密度Jc、扫描电镜照片和X-Ray衍射谱图,可以得出:富BaCO3123相超导体的超导转变温度Tc均大于90K;ΔT=1～3K;20mg的富BaCO3有利于123相的形成;一定量富BaCO3的加入对提高123相超导材料的临界电流密度Jc很有利.     

直流螺旋线圈电磁发射器的能量转换效率

综合考虑换向过程、炮口剩余磁能和电阻的能量损耗等因素,建立等效电路模型,通过理论、数值计算和实验的方法,对比分析了常规螺旋发射器和一种新型螺旋发射器的效率。结果表明:电阻焦耳热损耗的能量最大,其次是换向磁能损失,而炮口剩余磁能损失最小。降低电阻、增大互感梯度、减小驱动线圈单元的匝数、增大工作电流等方式可以有效提高发射器的能量转换效率。然而,较大的互感梯度也会带来较大的换向磁能和炮口磁能损失,造成炮管烧蚀甚至损坏、能量泄放和效率降低。另外,恒流工作模式的螺旋发射器理论效率超过轨道炮,且新型螺旋发射器结构的理论效率接近100%,未来有望在超导或较低电阻的情况下实现应用。     

超导——军事应用展望

自去年钇系超导材料发现以来,引起一场世界范内超导体研究竞争,这是因为它不仅在工业技术的应用上十分广泛,而且在军事技术的应用上也是极为广阔的。利用超导体的特性,可以制成一种磁轨炮。这种磁轨炮中储存着强大的电流,在一瞬释放,可以产生强大的电磁脉冲电流,能把飞行中的洲际导弹击落下来。如果与定     

超导技术军事应用的预测

1987年,超导技术的研究出现了重大突破,美国、我国和日本先后制成了转变温度为98K左右的超导材料,人们已经获得液氮温区(77K)的超导体。同时,出现了世界上第一批超导技术的实际应用:美国研制出世界上第一个液氮温区超导器件——超导量子干涉器件、第一台液氮温区超导电动机、第一台采用超导芯片(约瑟夫森结)的超导高灵敏度示波器,日本研制出世界上第一条超导电磁推进船;苏联建成世界上功率最大的超导磁流体发电机;美国还正在投资建造世界上最大的加速器——超级超导质子反质子对撞机,将于1996年完     

热分析在YBa_3Cu_3O_X超导体研究上的应用

<正>本文在实验验证的基础上,试将国内外有关热分析技术应用于YBa_3Cu_3Ox超导体的合成、结构、性质、成份和超导机理等几个方面的先进研究成果作一简述。     

电磁发射装置电-磁-热场分布的分析与仿真

为探讨电磁发射过程中出现的热烧蚀现象,构建了电磁发射及电接触层接触电阻的模型,推导出电-磁-热场耦合方程,采用有限元数值计算方法得到了在脉冲电流激励下,轨道和电枢间电流密度、磁感应强度及温度的分布图。计算过程表明:电磁发射过程实际是电-磁-热场的耦合过程,接触电阻是造成电磁发射热损耗的主要原因之一,接触电阻使得轨道和电枢接触表面区域的电流密度极大,容易造成轨道材料的烧蚀。     

高功率微波对YBCO超导材料的改性

用固相反应法制备了123相YBCO超导块材。利用超导电性（Tc）测量、扫描电镜（SEM）等方法研究了高功率微波加载及退火处理对YBCO样品的影响。电阻－温度关系曲线表明,处理后的样品在超导起始转变温度Tco≈90K处由半导体型向超导转变,超导转变宽度△T增大。SEM结果显示,晶粒大大细化。作者认为,由于高功率微波对样品的瞬时高压作用,在样品中引入了阻碍磁通蠕动的钉扎中心,同时,退火处理改善了晶粒之间的弱连接,为提高临界电流密度Jc创造了条件。     

储能系统电感器两端并联RD电路性能研究

为解决混合储能系统IGCT关断过电压及其对器件本身和系统性能产生的恶劣影响,提出了一种在电感器两端并联RD吸收电路的结构。在分析RD吸收电路工作原理的基础上,仿真对比了IGCT关断过电压和蓄电池正极电位峰值的变化。结果表明:在电感器两端增加RD吸收电路后,可有效降低IGCT关断过电压和蓄电池正极电位峰值,增强系统的绝缘等级,保护开关器件。参数化分析和优化后发现,在合理选择RD电路参数后,吸收电阻的热损耗可控制在较低的比例。     

超导技术在军事工业中的应用

超导体(包括低温超导体和高温超导体)在军事工业中的应用将是极其广泛的。采用超导体材料,可使许多重要的军用装备(如军舰、潜艇、装甲车、弹道导弹、空地导弹和反潜武器)的性能得到大幅度改善。在军事装备中使用超导体,主要是改善其电子装置的性能,降低电子仪器运转时的能量消耗。预计将在先进军事装备上使用的超导体电子装置主要是:超导体传感器、超导体数字数据处理器、超导体磁能存贮器、超导体发电机发动机和超导体电磁发射器等。     

基于AGC的自适应干扰对消系统性能分析

首先,提出了一种基于自动增益控制(automatic gain control,AGC)技术的自适应干扰对消系统,并对该对消系统进行了建模与理论分析;然后,研究了AGC对消系统的收敛时间、干扰对消比和有用信号损耗特性,并分析了零漂对系统性能的影响。分析结果表明:使用该对消系统可有效降低零漂对系统性能的影响;在干扰信号功率较小时,也可得到较高的干扰对消比和较快的收敛速度。实验结果也验证了理论分析的正确性和AGC技术的有效性。     

基于截断函数的有限时间滑模控制方法

针对一类二阶不确定非线性系统的鲁棒控制问题,提出一种基于截断函数的有限时间滑模控制算法。该算法具有以下特点:系统状态可在期望的有限时刻收敛为零;受控系统对外部扰动和参数不确定性具有全局鲁棒特性;系统状态的动态响应可解析预测;通过选择不同的截断函数可以实现对控制器性能的调节。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

GNSS信号功率增强对调零抗干扰接收机的性能影响

由于卫星端信号发射功率小、信号传播损耗大,到达接收机的卫星导航信号极其微弱,容易被干扰。为有效应对电磁干扰的威胁,在系统层面和用户层面同时采取抗干扰措施将是一种很好的选择。建立调零抗干扰接收机抗干扰能力分析模型,并定量分析信号功率增强对调零抗干扰接收机抗干扰性能的提升效果。结果表明：信号功率每增强10 dB,接收机抗干扰能力可提升3～4 dB,但从提高接收机非极限条件下的接收性能(载噪比、测距定位精度等)的角度,信号功率增强15～20 dB时,接收性能最优。研究成果可为卫星功率增强量的优化设计以及终端抗干扰设计提供参考。     

利用过阻尼电路合成高压方波脉冲

在过阻尼RLC电路分时放电的基础上,提出新型高压方波脉冲产生方法。理论分析表明:过阻尼RLC电路产生的双指数电压波与脉冲形成线产生的方形电压波具有类似的上升沿和平顶。电路模拟表明:通过人工过零技术可以对双指数电压波进行截尾,从而形成完整的高压方波脉冲。建立了原理验证性样机,由两组RLC电路构成,每组电路包含一台脉冲电容器和一只三电极场畸变气体开关,两组电路共用一个上升沿调节电感。实验证明:样机可以在电阻负载上输出幅值为17 kV、平顶宽度为330 ns～5.8μs、上升沿为100～350 ns的单极性高压方波脉冲。该方法适应性强,对负载变化不敏感,同时具有良好的可调节性,方波上升沿、平顶宽度连续独立可调。     

船舶电力系统单相接地故障初始零模电流行波特征的仿真分析

为分析单相接地故障产生的初始零模电流行波特征,提出了一种基于船舶电网电缆线路分布参数的小电流接地系统的高精度故障模型。该模型采用带有4条电缆支路的船舶电网结构,利用电磁暂态仿真程序EMTPWorks 对船舶电力系统不同条件下的单相接地故障初始零模电流行波进行了仿真分析。通过分析仿真数据,得出了初始零模电流行波的故障特征,讨论了中性点接地方式、故障初始角、过渡电阻对故障特征的影响。     

基于直流混合型超导限流器的超导带材失超和耐受性能研究

为进一步了解3 kV/3 kA直流混合型超导限流器中超导带材在不同电流脉冲下的超导特性及其失超后耐受电压能力,对上海超导公司生产的超导带材进行了实验,测量了在不同电流上升率情况下超导带材的电压和在5 ms短路时间下超导带材的极限耐压值。结果表明:电流上升率越大,相同时间下带材的两端电压越高,给真空灭弧室的介质恢复时间越短; 5 ms短路时间下每米超导带材的极限耐压值为239. 78 V; 3 kV/3kA直流混合型超导限流器中超导带材单根长度最小为12. 52 m,并联根数最小为25根。     

定频调宽桥式直流脉冲调速系统换向回路有载Q值的确定

在本刊上一期中,介绍了定频调宽桥式直流脉冲调速系统换向回路的分析计算。为了考虑换向过程中的损耗,我们在充电回路中引入电阻R_1,在振荡回路中引入电阻R,以R和R_1上的损耗来和实际损耗等效,引入了R和R_1后,充电回路和振荡回路的有载Q值分别为Q=(ωL)/R,Q_1=(ω_1L_1)/R_1。在此基础上,建立了换向回路的数学模型,用计算机计算出换向过程中的电压、电流变化规律。所以为了使理论计算与实验相符,必须解决确定换向回路有载Q值的问题。否则,虽有了正确的数学模型,计算仍得不到符合实际的结果。以下对确定有载Q值问题作简要的探讨。     

软开关技术对双边LCCL谐振结构的 ICPT系统的影响

为研究软开关技术的应用对双边LCCL谐振结构的ICPT系统特性的影响,首先分析了双边LCCL谐振结构的工作原理,推导出了该结构下逆变器开关管关断电流的完整数学模型;然后,基于该模型设计了一种基于双边LCCL谐振结构的软开关实现方法,该方法通过对初级侧补偿电容的取值进行优化,可分别实现零电流关断(ZCS)或零电压开通(ZVS)两种类型的软开关;最后,仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性,并从功率因数、开关管通态损耗、元件应力和输出电流稳定性的角度对比了两种软开关参数下系统的特性。     

超导材料的军事应用

超导材料,无论是老的低温材料还是新的高温材料,在军品和民品上都有广泛的应用可能性。如下表所示,超导材料能应用于电子学方面和高能方面的许多领域。超导材料将可应用于许多重要的军事装备系统之中,包括弹道导弹潜艇、弹道导弹防御武器、反装甲武器、先进的防空武器和反潜武器。