电磁炸弹中磁通压缩发生器的动态电感分析

磁通压缩发生器（MagneticFIuXCompressionGenerators，MFCG）是一种利用炸药爆炸将化学能转化为电磁能的脉冲电源，与其它能源相比有着体积小、重量轻、脉冲窄、功率大等优点，广泛应用于军事和民用领域。前苏联的VNIIEF（theAII-RussianScientificResearchInstituteofEXperimentPhysics）和美国的LANL（theLosAIamosNationaILaboratory）自20世纪60年代起就开始了对其广泛的研究，爆炸磁通压缩装置已应用于美军的MK84炸弹与AGM86巡航导弹和俄罗斯的阿特罗普斯电磁脉冲炮弹。面对国际形势发展和新时期军事斗争的需要我国的许多高校和研究所也在开展爆炸磁通压缩发生器的研究与开发。磁通压缩发生器的结构形式有很多种，如圆柱形、锥形、平板型、螺旋型等等，其中螺旋型压缩发生器应用最为广泛。在工作过程中，电枢的半径和定子线圈的匝数是在不断变化的，也是其动态电感表达式中最重要的两个量。文献［1］认为前一个电枢线圈完全短路定子线圈后，后一个电枢线圈才刚刚起爆，建立电感表达式；文献［2］认为螺线管中的磁场为均匀磁场，利用螺线管的有效电感近似正比于其所占有效空间体积的关系，建立电感表达式。两者都没有反映出爆炸过程中各参量的连续变换过程。本文通过考虑定子线圈匝数和电枢半径随时间的逐步变化，建立动态计算模型并分析，得出定子匝数、电枢半径与时间的明晰关系式，从而得出动态电感表达式。

工作原理螺旋形磁通压缩发生器的基本结构见文献［3］，定子为裸导线绕成的螺线管，初始电感很大。电枢一般为中空的铜管或铝管，中间添满炸药，并与定子同轴。为保障爆炸后，电枢将所接触部分的定子线圈短路良好，一般电枢比定子要长。本文为分析方便假设它们是等长的。初始时刻由电容器组供电，提供初始磁通。随着炸药爆炸，爆轰波的不断前进，定子和电枢之间的空间减小，电枢接触定子，定子电感减少，磁通得到压缩，从而达到放大电流和能量的目的。1

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