同轴线圈电磁推进出口速度控制方案的仿真研究

为应对电枢出口速度需要进行灵活以及精确调节的场景,提出了一种使用异步式线圈推进器作为主加速装置,同步式线圈推进器在尾部作为调速器进行速度控制的联合调速方案。在ANSYS中建立了将调速器放置于单段异步式线圈推进器出口的二维仿真模型,针对调速器的实体设计,分别对异步式推进器最后一匝线圈与同步调速器线圈间距离和调速器线圈长度进行了仿真分析;使用该模型验证了改变脉冲电源初始电压能够控制调速器调速范围,以及改变开关触发时间能够控制调速器实现需求的电枢速度补偿,进一步给出控制回路的设计方案,为电磁线圈推进尾部电枢速度控制应用奠定了理论基础。     

电磁同步线圈推进过程中动态力学状态分析

电磁同步线圈推进器中强电磁力作用会对线圈造成较大力学冲击并使电枢发生形变,为避免出现因电磁力过大而导致的推进器寿命缩短、电枢形变和安全性等问题,开展了推进器推进过程中初级线圈和电枢受力状态研究,并针对电枢的形变进行了结构优化与仿真验证。通过构建电磁同步线圈推进器数学模型,结合COMSOL有限元仿真分析和试验验证等手段对电枢应力分布和形变等物理量进行了比较分析。仿真结果表明：在驱动线圈峰值电流时刻,相较于电枢其他部位,电枢尾部所受电磁力最大且形变量达到0.184 mm,在搭建的试验平台上所开展的电枢形变试验结果与仿真结果基本一致;与增加加强筋厚度相比较,增加加强筋长度更有利于减小电枢尾部应力,可使电枢形变显著降约低约57%。