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1 绪论1

1.1 选题背景和意义1

1.2 国内外低温感装药的研究概况2

1.2.1 国外的研究状况2

1.2.2 国内的研究状况4

1.3 实现低温感装药方法的研究现状5

1.4 半导体桥（SCB）点火研究现状7

1.4.1 国内外半导体桥（SCB）火工品的发展7

1.4.2 国内外对半导体桥点火传热理论研究9

1.4.3 半导体桥智能点火的研究10

1.5 本文的主要工作12

2 利用点火系统降低温度系数理论分析14

2.1 点火管内燃烧现象的数值模拟14

2.1.1 物理模型15

2.1.2 数学模型15

2.2 数值计算方法19

2.2.1 差分格式及稳定性条件19

2.2.2 初始条件20

2.2.3 边界条件20

2.3 数值模拟结果与分析21

2.3.1 计算参数21

2.3.2 点火管特性的模拟分析21

2.3.3 改变空隙率的数值模拟23

2.3.4 多点点火方式的数值模拟24

2.4 在某口径火炮中半导体桥点火内弹道过程求解分析27

2.4.1 物理模型27

2.4.2 数学模型28

2.4.3 数值计算方法29

2.4.4 数值模拟结果与分析31

2.5 点火系统对内弹道性能影响分析34

2.5.1 影响内弹道性能的点火因素34

2.5.2 影响内弹道性能的点火参数的分析36

2.6 本章小结41

3 半导体桥作用机理的研究43

3.1 半导体桥的作用原理43

3.1.1 半导体材料的特殊结构及桥体的特性43

3.1.2 半导体桥临界能量及输入能量的分析45

3.1.3 半导体桥状态的转变及等离子体的产生47

3.2 SCB点燃点火药的传热分析47

3.2.1 点火药热传输机制的分析47

3.2.2 瞬态热传导48

3.2.3 修正的傅里叶热传导模型50

3.2.4 点火药受热传输机制数值分析51

3.3 SCB生成等离子体过程中升温机制分析60

3.3.1 SCB受热升温的数值模拟60

3.3.2 不同因素对桥体升温性能影响的分析66

3.4 外加电路对SCB特性的影响66

3.4.1 电路对SCB电阻动态影响的分析66

3.4.2 电路对SCB电阻动态影响的计算模型67

3.4.3 数值模拟结果与分析73

3.5 SCB作用过程中对电路特性的影响74

3.5.1 SCB的结构分析74

3.5.2 SCB对电路影响的模型建立76

3.5.3 数值模拟结果与分析79

3.6 本章小结80

4 半导体桥点火特性的数值仿真分析81

4.1 半导体桥模型的建立81

4.1.1 基本方程82

4.1.2 初始参数的确定87

4.1.3 初边界条件的确定98

4.2 数值计算方法99

4.2.1 方程的离散100

4.2.2 算法的实现104

4.3 数值模拟结果和讨论104

4.3.1 温度分布的规律分析105

4.3.2 电压与作用时间的关系106

4.3.3 电压与温度分布的关系107

4.4 SCB电弧放电模型107

4.5 本章小结110

5 半导体桥智能点火系统的设计111

5.1 发火装置的研究概述111

5.1.1 半导体桥的结构与制造112

5.1.2 半导体桥的封装结构114

5.2 点火系统的总体构成和方案115

5.2.1 点火系统的总体结构及设计要求115

5.2.2 点火电路方案设计117

5.3 点火电路硬件设计与实现119

5.3.1 反馈信号采集的实现119

5.3.2 信号调理电路的硬件设计120

5.3.3 采样触发电路设计121

5.3.4 控制电路设计122

5.3.5 受控点火电路设计126

5.3.6 显示电路设计127

5.3.7 键盘电路设计128

5.3.8 与上位机通信部分的硬件设计与实现129

5.3.9 印制电路板的设计及实物130

5.4 点火电路系统的软件设计与实现131

5.4.1 单片机部分的软件设计和实现131

5.4.2 串口通信中上位机部分的软件设计和实现135

5.5 本章小结136

6 结束语137

6.1 本文主要工作137

6.2 本文主要创新点139

6.3 研究展望139

参考文献141