1、爆炸脉冲功率技术全解析

爆炸脉冲功率技术全解析

一、脉冲功率技术概述

脉冲功率是将存储的能量迅速释放或输送到负载的过程。机械领域的脉冲功率例子如牛鞭，旋转牛鞭时能量存储在其角动量中，鞭梢突然甩动时能量以“啪”声形式释放。而在电气领域，马克思发生器就是脉冲功率的代表，它先将电能缓慢存储在电容介质中，然后以单个短脉冲或可控制重复率的短脉冲序列形式输送到负载。

脉冲功率系统主要分为两类：爆炸驱动和非爆炸驱动。非爆炸脉冲功率通过脉冲压缩过程产生短而强的电脉冲。其能量存储方式主要有机械和电气两种。机械储能通过飞轮等旋转设备实现，能量公式为 (W_r = \frac{I_0\omega^2}{2}) ，其中 (I_0) 是旋转部件的转动惯量，(\omega) 是角速度。电气储能又分为静电和静磁两种，静电储能常见于电容器，能量公式为 (\frac{CV^2}{2}) （(C) 是电容，(V) 是电压）；静磁储能则通过电感器实现，能量公式为 (\frac{LI^2}{2}) （(L) 是电感，(I) 是电流）。不过，这些储能系统在单位体积或质量的能量存储方面都比不上炸药。

爆炸脉冲功率最初定义为将高能炸药中的化学能转化为电能，通常是通过炸药推动导电介质，进而压缩或作用于磁场。近年来，其定义扩展到包括利用炸药产生电脉冲的任何情况，例如利用炸药引发冲击，使铁磁、铁电或超导材料释放存储的能量。爆炸脉冲功率技术始于20世纪50年代，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的W.B. Garn、C.M. Fowler等人和苏联全俄实验物理研究所的A.D. Sahkarov、A.I. Pavlovskii等人分别独立开展研究，旨在支持各自国家的核武器计划。

两种脉冲功率系统各有优缺点。爆炸脉冲功率系统能产生极高的电功率和电流