16、爆炸脉冲功率与通量压缩发电机技术解析

爆炸脉冲功率与通量压缩发电机技术解析

1. 效率影响因素分析

爆炸能量转换为电磁能量的效率受多种因素制约，主要包括负载所需的特定脉冲特性以及炸药的特殊要求。

1.1 负载对效率的影响

即使发电机系统无损耗（即电感 (l) 和电阻 (R) 可忽略不计），能传递给负载 (L_1) 的最大能量为 (E_1 = E_0(L_0 + L_1)/L)。若 (L_1) 与初始发电机电感 (L_0) 相当，最终负载能量最多为初始能量的两倍。

1.2 炸药布置的影响

实际应用中，因实际原因所需的炸药量往往比理想情况多。例如在圆柱形内爆系统中，雷管安装间距存在实际限制，炸药环的壁厚必须远大于雷管间距，否则雷管起爆点的扰动会影响后续衬套的运动。

1.3 炸药约束方式对效率的影响

炸药被电枢约束的发电机通常效率更高，如螺旋发电机、环形发电机和同轴发电机。若炸药有一面未被约束，只有部分爆炸能量用于驱动电枢。在某些情况下，可通过在炸药上放置重质压载材料（如钢板或混凝土）来回收部分损失的能量，但增益不大。

不同类型发电机的效率情况如下表所示：
| 发电机类型 | 效率 |
| — | — |
| 波纹管式带状发电机 | 12 - 14% |
| 螺旋发电机 + 直列同轴发电机 | 13% |
| 螺旋 - 同轴发电机（特殊条件下） | ~20% |

1.4 效率提升与成本关系

通常可以提高效率，但往往伴随着成本的增加。例如，在圆柱形内爆系统中，增加雷管数量可减少炸药厚度，但高质量雷管价格昂贵；通过对电枢炸药