基于壓電發(fā)電原理的引信微機電式氣流激勵電源設(shè)計研究.pdf

1、隨著科學(xué)的進步和微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展,引信的小型化,智能化水平越來越受到人們的關(guān)注和青睞,引信的功能實現(xiàn)也從傳統(tǒng)的機械化朝著電子化、智能化及小型化的方向發(fā)展。然而,引信電源體積過大是目前小型化引信面臨一個現(xiàn)實的問題,只有電源的小型化才能從根本上解決引信系統(tǒng)體積過大的問題。微型電源作為微系統(tǒng)的一個重要組成部分是決定整個系統(tǒng)能否獨立工作的關(guān)鍵,體積小、性能好、穩(wěn)定性高的小型物理電源不僅能夠解決小型引信電路的自供能問題,提高彈丸勤

2、務(wù)處理時的安全性;同時也可解決某些彈種冗余環(huán)境力的缺失問題,為引信安保機構(gòu)提供基于環(huán)境激勵的解保信號等。然而,傳統(tǒng)的物理電源或化學(xué)電源存在著體積過大、壽命過短、激活時間較長、穩(wěn)定性較差等問題。因此,設(shè)計出小型的物理電源將具有巨大的經(jīng)濟價值和軍事意義。
　　 首先結(jié)合課題的研究背景,介紹了微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展以及引信對小型物理電源的需求,探討了小型物理電源的地位、種類和發(fā)展現(xiàn)狀。其次介紹了壓電材料的發(fā)電特性和射流發(fā)電機

3、的工作原理等。進而結(jié)合引信對電源的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求設(shè)計,MEMS工藝技術(shù)和壓電材料的發(fā)電特性等設(shè)計了一種小型的氣流激勵發(fā)電裝置,并對其進行了亞音速(選取50m/s～300m/s)入口氣流速度的流體分析和仿真驗證,結(jié)果表明該微型氣流激勵發(fā)電裝置具有一定的可行性。最后對該氣流激勵發(fā)電裝置的MEMS加工工藝進行了介紹并設(shè)計了一種能量采集電路,然后對發(fā)電裝置的發(fā)電特性和采集電路進行了模擬分析和研究,并與理論分析的結(jié)果進行了對比,得出發(fā)電裝置的發(fā)電特