含金属炸药爆炸过程磁场研究(3)
1.2 炸药爆炸过程中产生电磁脉冲现象国内外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 脉冲电磁场测试国内外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文研究内容
课题的研究内容是含金属炸药爆炸产生磁场的研究，主要分为对含金属炸药的形式的研究以及对其爆轰产生磁场的研究。
文章第一章绪论主要叙述了研究炸药爆轰产生电磁脉冲的目的及意义，通过国内外文献对爆轰产生电磁脉冲现象的研究以及爆轰物理学发展现状，解释了文章的研究目的及意义。文章总结了炸药爆轰产生电磁脉冲的国内外研究现状、脉冲电磁场测量的国内外研究现状。文章依据这些文献资料进行后四章内容的研究。
文章第二章依据等离子体物理学原理分析了炸药爆轰过程中产生电磁脉冲的机理。通过等离子体放电辐射电磁脉冲的数学模型分析了电磁脉冲与爆轰物理学参数之间的物理关系。依据电磁场电磁波理论为文章提供了计算方法。由麦克斯韦方程原理分析电磁场理论中电场和磁场的交变关系，为电场与磁场之间的互相转换提供了依据。最后依据数学方法分析了电场方程的数值解法，为描述电磁场分布提供了数学方法。
第三章首节根据文章对含金属炸药爆轰的研究要求，以金属铝为研究对象设计了含金属炸药结构。依据文献资料总结了现有含金属炸药结构，并根据前人的研究基础提出了以铝制外壳包覆炸药的新型含铝炸药结构。第二节依据经典爆轰物理学分析了含铝炸药爆轰参数，计算了爆速、爆压。第三节通过分析炸药爆轰过程产生电磁脉冲这一现象中的变量，依据量纲分析原理建立了电磁脉冲强度与爆轰场参数之间关系的数学模型。
第四章依据天线原理以及测试原理设计了电磁脉冲测量系统。首节介绍了以天线为传感器的测试系统的测试原理，分析了其优缺点。第二节依据天线原理计算了天线的特性参数。第三节利用电磁场数值仿真软件对天线的辐射场进行了数值仿真，得到其辐射方向特性。
第五章设计了五组爆轰实验，分析实验结果，得到结论：同等质量炸药爆轰的情况下电磁脉冲信号强度随着铝含量的增加而增加；同等铝含量的炸药爆轰的情况下电磁脉冲信号强度随着质量的增加而增加；天线距爆源的距离与测得电磁脉冲的峰值成反比。
2 研究原理与计算方法
国内外学者均认为化爆产生电磁脉冲的根本原因来源于等离子体自生辐射和感生辐射。并且有一部分专家，例如日本专家Tatuo Takakura[1]根据实验测得数据，基于等离子体物理原理建立了等离子体辐射电磁脉冲模型。本章主要根据现有国内外研究资料，采用等离子体物理原理作为本文研究原理，下文将从等离子体及其自生，感生辐射、辐射电磁脉冲数学模型、电磁场麦克斯韦方程及其数值解法这三方面介绍本文研究原理和计算方法。
2.1 等离子体与其放电辐射模型介绍
2.1.1 等离子体介绍
等离子体是和固体、液体、气体同一层次的物质形式。它是由大量处在非束缚态的带电粒子组成的宏观空间尺度和时间尺度体系。
在地球环境中，自然界等离子体制存在于远离地球表面的电离层及其以上空间中，或者寿命很短的闪电中，因而人类对其的认识和研究开始的很晚，至今仅一百余年。但在整个宇宙中，目前我们已经知道的物质绝大部分（如各种星体及星体间的物质）都以等离子体的形式存在。
等离子体和固、液、气三态在组成上最明显的不同之处在于后三者都是由中性的分子或原子组成的，而前者则由（原子、分子电离后的）电子和离子组成，这些带电粒子可以在空间相当自由的运动和相互作用，虽然有时电子和离子可以相互碰撞而复合形成中性原子，但同时也存在中性原子因碰撞或其他原因而电离成电子、离子的过程。因此，可以在宏观尺度的时间和空间范围里存在着数量大体不变的大量电子和各种离子。正是因为如此，等离子体的许多性质才明显地和固体、液体、气体不同，有着自己特有的行为和运动规律。在这个意义上，往往称等离子体是物质（在这个层次上）的第四态。在物质前三态中，和等离子体性质最相近的是气体，它们都是由大量可自由运动的离子组成的。只不过在气体中，离子是中性的，而在等离子体中，粒子是带负电的电子和带正电的离子。因此，可以通过把气体中原子电离的方法来得到等离子体。人们在实验室中最早研究的等离子体正是通过气体放电得到的。
下一篇：基于极速学习机的旋转机械故障诊断