含金属炸药爆炸过程磁场研究(2)
1.3.2 国内研究现状 4
1.4 本文研究内容 5
2 研究原理与计算方法 6
2.1 等离子体与其放电辐射模型介绍 6
2.1.1 等离子体介绍 6
2.1.2 等离子体放电辐射数学模型介绍 8
2.2 爆轰场中电磁场分布数值计算原理 9
2.2.1 麦克斯韦方程组 9
2.2.2 电场方程数值解法 10
2.3 本章小结 11
3 含金属炸药结构设计与爆轰参数研究 12
3.1 含金属炸药爆轰研究 12
3.2 不同金属含量的炸药爆轰参数近似计算 13
3.3 含金属炸药爆轰参数与电磁场变化关系的初步假设与推论 16
3.4 本章小结 17
4 实验测试原理及测试设备 18
4.1 测试原理 18
4.2 测试天线原理及性能介绍 18
4.3 基于Ansoft HFSS天线远场仿真分析 22
4.4 天线实际结构介绍 27
4.5 本章小结 30
5 实验结果分析 31
5.1 实验准备及现场布置 31
5.2 实验结论 33
5.3 本章小结 39
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
1 绪论
1.1 研究背景及意义
在常规武器爆炸效应试验以及炸药爆轰试验中，常常测试爆轰热力学参数，如冲击波超压，爆速，应力应变，加速度，温度等。但是通常爆炸都伴随着复杂的电磁脉冲辐射环境，这是广泛存在于爆炸过程中的现象，大量学者对爆轰场中热力学参数及其分布进行了深入的研究，总结出大量爆轰物理理论。但缺少对爆轰场中电磁场研究的爆轰理论是不完整的。国外学者[1-5]在20世纪50年代起相继对这一现象进行研究，检测电磁脉冲信号，研究电磁场分布情况并建立了了相关数学模型解释电磁脉冲产生机理。国内学者在90年代起开始关注这一现象，但是没有持续的研究报道发表，研究爆轰过程产生电磁脉冲机理的报道较少，关注度较小。基于对爆轰现象与原理的补充以及研究电磁脉冲产生的机理，研究爆炸过程中产生的电磁脉冲这一现象是有一定意义的，随着电磁脉冲武器概念的提出，对爆轰过程中产生电磁脉冲这一现象的研究可能成为将来的一个发展方向。
其次，目前在大量使用炸药、火药的环境中，爆炸除产生振动和冲击之外还会伴随着电磁脉冲辐射现象。这种瞬态的电磁脉冲有可能会对分离面附近的电子设备造成干扰，影响其正常工作，甚至对火箭的飞行安全构成威胁。由于存在这样一系列问题，对炸药爆炸产生电磁辐射的研究是很有必要的[6]。
研究炸药爆炸过程中产生的电磁辐射现象对了解炸药的爆炸反应机理和反应区结构具有重要的作用。现如今在研制的大量的电磁脉冲武器都是采用爆磁发生器通过脉冲调制网络最后经过高功率天线发射电磁脉冲。但是在已有的研究中已经表明常规炸药爆炸能产生电磁辐射，同时含金属炸药在相同体积情况下产生的电磁脉冲远大于常规炸药。因此，通过研究常规炸药爆炸以及含金属炸药爆炸产生电磁辐射的机理并且了解其产生的脉冲电磁场的分布规律，对炸药爆炸本身的机理将会提供新的研究方向同时给电磁脉冲武器的研究提供新的思路。
综合上述，无论是针对电磁脉冲辐射防护还是对爆轰原理进行补充，对炸药以及含金属炸药爆炸产生的电磁辐射及其分布情况的研究具有实际意义。
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