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第1章 绪论1

1.1　脉冲功率涵义1

1.1.1　溯源1

1.1.2　定义1

1.2　能量压缩模式3

1.2.1　空间压缩4

1.2.2　时间压缩4

1.2.3　时间-空间压缩4

1.3　历史和现状5

第2章　电容储能脉冲发生器9

2.1　脉冲功率电容器9

2.1.1 高压脉冲电容器9

2.1.2　双电层电容器11

2.1.3　（蓄）电池-电容器联合电源14

2.2　冲击电流发生器16

2.2.1　线性负载分析17

2.2.2　非线性负载分析导引18

2.2.3　相关技术要点19

2.3　经典Marx发生器21

2.3.1　工作原理21

2.3.2　多级充电23

2.4　高效能Marx发生器25

2.4.1　特性25

2.4.2　等效电路及其参量28

2.4.3 向电容负载馈电分析30

2.5　电感隔离型Marx发生器33

2.5.1　全电感隔离型33

2.5.2　电阻-电感并联隔离型36

2.6 Marx发生器输出波形调整38

2.6.1　波头和波尾电阻整形38

2.6.2 电容整形39

2.6.3　电爆炸导体整形39

2.7 L-C倍压器41

2.7.1　反向叠加型41

2.7.2　振荡级联型42

第3章　电感储能脉冲发生器44

3.1 引言44

3.2　基本电路及其充电分析47

3.2.1　电感储能基本电路47

3.2.2　充电分析48

3.3　单级电感储能的转换放电50

3.3.1　电阻性转换电路51

3.3.2　电容性转换电路57

3.4　用电流过零方法产生连续脉冲61

3.4.1 电桥抵消脉冲电路61

3.4.2　反向抵消脉冲电路62

3.4.3　串联抵消脉冲电路63

3.5　多级电感储能技术64

3.5.1　分组时序并联电路64

3.5.2 多级MEATGRINDER电路67

3.5.3　逐级压缩的电感储能方法70

3.6　用铁磁元件变换脉冲70

3.6.1　铁氧体传输线71

3.6.2　非线性电感磁压缩72

第4章　惯性储能脉冲发电机75

4.1 引言75

4.2　脉冲功率用同步发电机76

4.2.1　空载运行77

4.2.2　稳态工作78

4.2.3　暂态工作79

4.2.4　并联运行80

4.2.5　同步发电机的激磁83

4.2.6　充任高功率脉冲电源84

4.3　直流脉冲发电机86

4.3.1　励磁和空载磁场86

4.3.2　等效电容充电88

4.3.3　发电机对负载放电分析89

4.3.4　感应电动势和电磁转矩91

4.3.5　基本方程92

4.4　单极发电机94

4.4.1　基本理论95

4.4.2　类型及其特点97

4.4.3　自激式单极发电机99

4.4.4　实用的他激脉冲激磁法101

4.5　补偿式脉冲交流发电机102

4.5.1　基本原理102

4.5.2　电磁特性分析104

4.5.3　类型105

4.5.4　主动CPA109

4.5.5　被动CPA110

4.5.6　选择被动CPA111

4.5.7 高压脉冲发电机113

4.5.8 串激CPA115

4.6　旋转磁通压缩器115

4.6.1　主动式旋转磁通压缩器115

4.6.2　切割式旋转磁通压缩器116

4.6.3　挤压式旋转磁通压缩器117

4.6.4　变磁通旋转磁通压缩发生器118

4.7　变感机-电脉冲放大机119

4.7.1　线圈式变磁阻机-电脉冲放大机120

4.7.2　类传输线变感脉冲放大机123

4.8　变容和压电式电脉冲机概念124

4.8.1　变容脉冲放大机124

4.8.2　压电式脉冲发电机125

4.9　增频脉冲发电机126

4.9.1　机械变频型128

4.9.2　电变频型128

4.10　圆盘交流发电机129

4.10.1　单转子结构型129

4.10.2　多转子结构型130

第5章　化学能高功率脉冲电源132

5.1　化学脉冲电源132

5.1.1　化学电源基本概念132

5.1.2　电池的电特性135

5.1.3　脉冲功率用电池138

5.2　磁通压缩发生器理论基础148

5.2.1　述评148

5.2.2　磁场的冻结和压缩149

5.2.3 MFCG基本电路分析151

5.3　变形式MFCG153

5.3.1　条状发生器153

5.3.2　平板型发生器155

5.3.3　螺旋发生器156

5.3.4　同轴发生器158

5.3.5　球形MFCG160

5.3.6　圆筒聚爆装置160

5.3.7　柔性导爆索型发生器161

5.4 MFCG的初始储能161

5.4.1　直接馈电162

5.4.2　用电感储能器馈送初始能量163

5.4.3　用中间助增器馈电164

5.5 MFCG的脉冲调制164

5.5.1　镇流器方法164

5.5.2　断路开关锐化165

5.5.3　脉冲变压器耦合166

5.5.4　延迟线方法168

5.6　关于MFCG的限制因素169

5.6.1　磁通损失169

5.6.2　强磁场效应170

5.6.3　内部过电压170

5.7　增互感型MFCG171

5.7.1　轴向式172

5.7.2　径向式173

5.7.3　炮击式174

5.8　能重复工作的MFCG175

5.8.1 轨道增强型MFCG175

5.8.2　螺旋-活塞型MFCG179

5.9　脉冲磁流体发电机概论182

5.9.1　概述182

5.9.2　理论基础184

5.9.3　法拉第和霍耳MHD发电机特性185

5.10　化学燃料脉冲MHD发电机187

5.10.1　火箭燃料法拉第MHD发电机187

5.10.2　爆炸等离子体MHD发电机189

5.10.3　脉冲等离子体MHD发电机192

5.10.4　磁通压缩励磁的脉冲MHD发电机193

5.10.5　重复脉冲MHD发电机195

5.10.6　置磁炸药脉冲MHD发电机197

5.11　磁流体电容脉冲发电机198

5.11.1　性能浅析198

5.11.2　主要物理量200

第6章　核-电脉冲功率概念202

6.1　三种核反应释能简介202

6.1.1　核裂变及其原子弹203

6.1.2　核聚变及其氢弹205

6.1.3　反-正物质湮没反应释能206

6.2　核裂变反应发电208

6.2.1　反应能量208

6.2.2　裂变反应堆基本概念209

6.2.3　压水堆210

6.2.4　沸水堆212

6.2.5　高温气冷堆214

6.3　磁约束核聚变研究215

6.3.1　核聚变反应发电概念215

6.3.2　托卡马克等离子体位形216

6.3.3　托卡马克运行219

6.3.4　等离子体加热方法220

6.4　核脉冲MHD发电机222

6.4.1　传导式裂变脉冲MHD发电机223

6.4.2　感应式裂变脉冲MHD发电机225

6.5　旋转床反应堆强脉冲功率源228

6.5.1　旋转床反应堆228

6.5.2　电功率转换231

第7章　脉冲传输-成形线及其倍压器234

7.1　传输线理论基础234

7.1.1　无损线的真实性234

7.1.2　传输线电物理特性235

7.2　单传输成形线及其类线网络239

7.2.1　单传输成形线239

7.2.2 C型Guillemin类线网络240

7.2.3　用成形线作储能元件的Marx发生器241

7.3　脉冲功率常用的单传输线242

7.3.1　带状传输线242

7.3.2　同轴传输线242

7.3.3　径向传输线243

7.3.4　螺旋传输线243

7.4　传输线的脉冲变换244

7.4.1　多线段倍压变换器244

7.4.2　电感隔离变换器246

7.4.3　阻抗变换器246

7.4.4　脉冲极性反转247

7.4.5　变压器变换247

7.5 Blumlein线248

7.5.1　传输矩阵数学法分析249

7.5.2　波过程物理法分析251

7.5.3 Blumlein线参量253

7.6　层叠线倍压器255

7.6.1　多开关直线型255

7.6.2　单开关直线型257

7.6.3　阿基米得螺线型258

7.6.4　并联同轴线型260

7.7　多级波发生器260

7.7.1　相干多级波发生器260

7.7.2 Blumlein线型多级波发生器262

7.8　传输线的过电压263

7.8.1　并联时的过电压分析263

7.8.2　串联时的过电压分析265

7.8.3　混联时的过电压分析265

7.9　脉冲成形网络的转换267

7.9.1　开关转换特性267

7.9.2　充电和预脉冲268

7.10　磁绝缘传输线269

7.10.1　基本原理270

7.10.2　相对论解的理论模型270

第8章　脉冲功率变压器273

8.1　引言273

8.2　理论基础274

8.2.1　电物理过程274

8.2.2　脉冲变压器的等值电路276

8.3　设计原则278

8.3.1　设计总要求278

8.3.2　绕组电路的选择279

8.3.3　电磁参数的确定279

8.3.4　绝缘材料的选择280

8.3.5　导线截面积的确定281

8.3.6　磁感应增量及铁心带厚的选取281

8.3.7　铁心截面积的确定282

8.3.8　变压器电路的波阻抗283

8.3.9　用分布电容修正结构参数284

8.3.10　脉冲后沿的宽度285

8.4　双谐振脉冲变压器285

8.4.1　双谐振概念285

8.4.2　电路分析287

8.4.3　设计考虑要点289

8.5 电缆绕组型脉冲变压器292

8.5.1　空心式292

8.5.2　铁芯式294

8.6　特殊脉冲变压器296

8.6.1　马丁脉冲变压器296

8.6.2 HPG馈电的脉冲变压器296

8.6.3 自耦三段脉冲变压器298

8.6.4　非均匀传输线脉冲变压器299

8.6.5　串级脉冲变压器299

8.7　纳秒脉冲变流器300

第9章　短路转换开关303

9.1 引言303

9.2　短路开关机理概说304

9.3　用电极触发的气体放电开关307

9.3.1　典型的三电极放电器307

9.3.2　四电极短路开关315

9.4　激光触发的短路开关316

9.4.1　概述316

9.4.2　激光触发放电机理317

9.4.3　激光触发气体间隙的放电特性319

9.4.4　几种开关结构325

9.5　触发真空开关326

9.5.1　基本组成及工作原理327

9.5.2　主要类型328

9.5.3　特点和性能329

9.5.4　金属等离子体电弧开关330

9.6　固体开关332

9.6.1　可控固体开关332

9.6.2　半导体功率器件综述333

9.6.3　光电导通脉冲功率开关337

9.7　表面放电开关338

9.8 自击穿开关341

9.8.1　二电极自击穿开关341

9.8.2　多开关整形器343

9.9　大功率液体场畸变开关346

9.9.1　可控液体放电器346

9.9.2　液体类V/N开关346

9.10　连续-重复脉冲开关348

9.10.1　混合式开关（CS）348

9.10.2　重复气体火花隙开关350

9.11　磁开关350

9.11.1　磁开关原理351

9.11.2　磁开关的必要条件352

第10章　断路转换开关353

10.1 引言353

10.2　断路开关的转换功能355

10.2.1　电感性负载355

10.2.2　电容性负载356

10.2.3　有功负载356

10.3　电爆炸导体断路开关357

10.3.1　概述357

10.3.2　材料选取358

10.3.3　结构尺寸设计原则359

10.3.4　电物理机制362

10.4　等离子体融蚀断路开关364

10.4.1　断路转换机理365

10.4.2　融蚀模型368

10.4.3　雪犁模型369

10.4.4　阴极物质的逸出370

10.5　机械式断流器简介374

10.5.1　真空断流器374

10.5.2　“波纹式”断流器375

10.5.3　受控固体断路开关概念375

10.6　金属等离子体弧开关概要376

10.7　交叉场管简介376

10.8　等离子体枪或DPF开关377

10.9　热驱动和超导断路开关概念379

10.9.1　热驱动断路开关379

10.9.2　超导断路开关379

10.10　非线性电阻固体开关和反射开关概要380

10.10.1　非线性电阻固体开关380

10.10.2　反射开关382

10.11　电子束控制开关382

10.11.1　电子束控制断路开关382

10.11.2　电子束控制闭合开关385

10.12　炸药爆炸断路开关387

10.12.1　单向碎裂型炸药断路开关387

10.12.2　无感型炸药断路开关388

10.12.3 INTREPID开关389

第11章　电介质及其放电特性390

11.1　引言390

11.2　气体电介质放电特性390

11.2.1 均匀电场中的放电391

11.2.2　不均匀电场中的放电395

11.2.3　脉冲功率放电气体击穿规律400

11.3　液体电介质的放电特性414

11.3.1　水电介质的放电特性414

11.3.2　其他液体电介质的放电特性418

11.4　固体电介质的电击穿特性420

11.4.1　绝缘体击穿理论420

11.4.2　沿固体介质表面的放电424

11.4.3　真空中沿介质表面的脉冲放电428

11.5　真空击穿的放电特性430

11.5.1　爆炸发射机理概述430

11.5.2　真空间隙击穿的引燃432

11.5.3　火花击穿阶段电流增长的规律433

11.5.4　真空击穿火花阶段在阴极上的过程434

11.5.5　火花击穿阶段在阳极上的过程436

11.5.6　外加触发引燃的真空脉冲放电436

第12章　负载及其应用438

12.1　产生强流粒子束438

12.1.1　抗核加固研究441

12.1.2　研究粒子束武器442

12.1.3　集团离子加速443

12.1.4　产生热激波444

12.1.5　热起爆高能炸药444

12.1.6　加速大质点445

12.1.7　作脉冲中子源446

12.1.8　惯性约束核聚变研究447

12.1.9　尾流场加速448

12.1.10　建立脉冲γ（或X）射线环境450

12.2　泵浦强激光453

12.2.1　泵浦CO2激光（武）器453

12.2.2　泵浦准分子强激光（武）器454

12.2.3　泵浦自由电子激光（武）器458

12.2.4　泵浦软X射线激光461

12.3　激励强电磁脉冲464

12.3.1　激励高功率微波（武）器464

12.3.2　电磁“导弹”468

12.3.3　电磁脉冲弹470

12.3.4　电磁脉冲模拟476

12.4　产生和约束等离子体479

12.4.1　磁约束核聚变479

12.4.2 θ箍缩481

12.4.3 Z箍缩482

12.4.4　产生等离子体焦点483

12.5　电磁成形与电磁冲击483

12.5.1 电磁成形483

12.5.2　电磁冲击模拟485

12.5.3　电磁脉冲抽油485

12.6　模拟雷击效应487

12.6.1 电力系统中的应用487

12.6.2　模拟雷击航空航天器489

12.6.3　雷电武器概念试验490

12.7　电爆炸491

12.7.1　电爆炸导体491

12.7.2　液电爆炸——电水锤效应493

12.7.3　人体内结石粉碎机496

12.7.4　制备金属纳米材料497

12.7.5　金属线爆炸喷涂498

12.8　环保医疗及其他应用500

12.8.1　脱硫脱硝500

12.8.2　污水处理501

12.8.3　脉冲放电产生NO的医疗应用502

12.8.4　脉冲功率除尘503

12.8.5　其他应用506

12.9 电热发射507

12.9.1　纯电热炮508

12.9.2　电热化学炮508

12.10　电装甲509

12.10.1　主动电装甲510

12.10.2　被动电装甲510

12.11　电磁发射512

12.11.1　轨道炮514

12.11.2　线圈炮516

12.11.3　重接炮518

12.11.4　优点和应用520

12.12　脉冲功率与新概念电磁武器的相关性521

12.12.1　兵器科学发展观：电磁武器时代已开启521

12.12.2　脉冲功率成就电磁武器524

主要参考文献526