引信微环音振荡压电发电机进气结构设计(2)
3.3 加工工艺 25
4激励结构进气道内流场计算流体计算与仿真 26
4.1 网格划分 26
4.2 仿真边界条件确定 27
4.3共振腔底部压力求解并输出计算结果 27
5 空气压缩机空振腔压力测试实验 32
结论 36
致谢 37
参考文献38
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
引信是武器系统中发挥终端效应的最终执行装置，它的作用结果直接决定了武器装备能否成功打击目标。随着现代战争对武器装备技术性能要求愈发的提高，对于有武器之眼之称的引信同时也提出了更高的要求和标准。为了满足这样的要求，现代引信产品在研发设计的时候引入了很多的高新技术到其中，这样做促进了很多技术含量较高的引信产品随着微型机电、全球定位系统、毫米波等先进技术发展不断地涌现出来，各类先进产品层出不穷，在此基础上，引信电源技术得到了很大的进步[1]。
引信气流压电发电机利用气流发电，是物理电源的一种。风动涡轮发电机是一种传统的发电方式，它是利用空气动力带动扇叶旋转，继而通过磁电转换装置换发电工作。由于这种发电方式采用了复杂的机械传动过程，发电机体积较大，目前只用于速度较慢的弹上。微环音气流压电发电机应用于弹载引信电源，是一种利用弹丸（载体）飞行中产生的相对气流发电的小型化、气流振动压电发电机。随着引信的小型化，径向、轴向尺寸受限制，压电发电机的尺寸与功率间的矛盾越来越突出，因此，提高其转换效率和增加输出功率至关重要。利用谐振的作用，通过保证环音谐振器的固有频率与压电板的基频固有频率保持一致，可以提高发电机的电能输出[2][3]。
挪威在1965年首先提出在引信电源上应用气动技术，设计出了NVT-224型迫弹引信并用于弹药上，他使用的引信就是风动涡轮发电机作用的。 近炸和触发双用引信。随着这种引信在战场中的优势日益明显，目前，除了挪威以外，越来越多的国家将气动技术的引信电源使用到自己的装备上。例如，美国多用途引信M734、电子时间引信XM769以及XM741引信等，以色列的M25引信、意大利的FB391通用近炸引信等，它们可以通用于多种口径的迫弹；美哈利•戴蒙德研究所对研制的风动涡轮发电机进行了空气炮模拟试验，结果表明其可以承受17000g的后坐力及36000r/min的转速；用于航弹上的美国FMU-113/B近炸引信、FMU-124A/B式电触发引信、法国的FEU80多用途引信均采用了空气驱动的发电方法。
我国从上世纪80年代起就开始跟踪国外引信气动谐振发电机，在理论建模分析、工作原理、结构设计及实验技术与应用方面作了研究，但由于工艺技术等条件的限制，这种新型的引信电源尚未在装备中得到应用。国内对高能量小体积气流压电发电机研究还处于反感探索阶段，应用于现代引信还存在较大距离，其中一个方面是：缺乏流体控制理论和实验，不清楚自动气动控制的流体机械控制机理。目前对气流压电发电机的研究，仅进行了一些主要集中于压电发电换能器结构设计和进行了一些原理性模拟实验，为了提高发电机的比功率和气流驱动、压电换能效率，还需要在流体控制理论和实验方面做进一步研究[4][5]。
1.2 引信气流压电发电机工作原理
图1.1 引信气流压电发电机原理
引信气流压电发电机主要由气流环音振荡器和换能器两部分组成，利用涡旋气流发声致振的原理发电[6]，如图1.1所示。