本论文以降低或者消除环境温度对火炮内弹道性能的影响为目的，从点传火对内弹道性能影响的角度出发，提出利用智能点火系统调整不同环境下的点火强度从而对内弹道性能调整的方案。具体内容如下：

　　（1）针对提出的降低环境温度对火炮内弹道性能影响的方案，从理论上验证所提出方案的可行性，建立了中心点火方式下的双一维两相流内弹道数学模型并进行数值仿真。分析了发射过程中点火管内与膛内各状态参量的分布规律以及膛底和弹底的压力、弹丸速度、压力波等主要内弹道参量的变化规律，并与实验数据进行对比验证模型的正确性。与此同时，利用此模型计算了点火系统中不同因素对内弹道性能的影响，从原理上分析通过智能点火系统改变点传火条件可以降低温度系数的可行性。

　　（2）以对火工品工作性能和工作机理的分析为基础，对火工品的选择进行了研究。根据半导体桥火工品的工作特点，分析了半导体桥火工品的传热机制和传热过程，建立了半导体桥强瞬态点火的数学模型，对其作用机理进行了分析；结合半导体桥的桥体材料特性，建立了半导体桥生成等离子体过程中的升温模型，全面分析了整个升温过程中各种因素对生成等离子体快慢的影响，并与实验数据进行验证比较；基于半导体材料的物理化学性质和热力学状态随桥体温度的变化，建立了电能对半导体桥作用过程的分段模型，给出了半导体桥在电能作用下电阻及电导率的变化规律，分析了桥体动态电阻的变化过程和现象；从传热学角度出发，以半导体桥的典型基本结构为基础，建立半导体桥在作用过程中对电路特性影响的数学模型，论证了不同尺寸和构造的半导体桥的电特性规律。

　　（3）建立了半导体桥作用过程的物理数学模型并进行数值仿真。以半导体物理基本方程和热传导方程为基础建立半导体桥熔化前的模型，详细分析了载流子浓度与温度之间的关系及载流子迁移率的确定，并对其进行了数值模拟，论证了外加电压对桥体温度分布的影响及桥体内电子密度的分布等；根据半导体桥生成等离子体过程中放电的特点，半导体桥生成等离子体的放电过程可确定为弧光放电，并根据低能电弧放电原理建立半导体桥放电模型，分析了其放电特性。

　　（4）以对所提方案的理论分析和火工品的选择为基础，设计并制作了以飞思卡尔公司的D232单片机芯片为核心的智能点火系统。此点火系统包括硬件部分和软件部分，硬件部分分为信号调理部分，键盘和显示部分，与上位机通信部分，受控点火部分以及控制部分。控制部分完成响应键盘指令，进行相应的显示，控制点火脉冲实现可靠点火和接受测温回馈信号，并对采集的数据进行A/D转换、处理和存储。软件部分设计了单片机内部以及与上位机通信部分，实现了数据的采集、存储和传送功能。

　　该书为江苏高校品牌专业建设工程资助项目（TAPP），项目负责人朱锡芳，项目编号：PPZY20158129，受到常州工学院一“十三五”江苏省重点学科项目一电气工程重点建设学科、2016年度江苏省高校重点实验室建设项目一特种电机研究与应用重点建设实验室的资助。

1 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外低温感装药的研究概况

1．2．1 国外的研究状况

1．2．2 国内的研究状况

1．3 实现低温感装药方法的研究现状

1．4 半导体桥（SCB）点火研究现状

1．4．1 国内外半导体桥（SCB）火工品的发展

1．4．2 国内外对半导体桥点火传热理论研究

1．4．3 半导体桥智能点火的研究

1．5 本文的主要工作

2 利用点火系统降低温度系数理论分析

2．1 点火管内燃烧现象的数值模拟

2．1．1 物理模型

2．1．2 数学模型

2．2 数值计算方法

2．2．1 差分格式及稳定性条件

2．2．2 初始条件

2．2．3 边界条件

2．3 数值模拟结果与分析

2．3．1 计算参数

2．3．2 点火管特性的模拟分析

2．3．3 改变空隙率的数值模拟

2．3．4 多点点火方式的数值模拟

2．4 在某口径火炮中半导体桥点火内弹道过程求解分析

2．4．1 物理模型

2．4．2 数学模型

2．4．3 数值计算方法

2．4．4 数值模拟结果与分析

2．5 点火系统对内弹道性能影响分析

2．5．1 影响内弹道性能的点火因素

2．5．2 影响内弹道性能的点火参数的分析

2．6 本章小结

3 半导体桥作用机理的研究

3．1 半导体桥的作用原理

3．1．1 半导体材料的特殊结构及桥体的特性

3．1．2 半导体桥临界能量及输入能量的分析

3．1．3 半导体桥状态的转变及等离子体的产生

3．2 SCB点燃点火药的传热分析

3．2．1 点火药热传输机制的分析

3．2．2 瞬态热传导

3．2．3 修正的傅里叶热传导模型

3．2．4 点火药受热传输机制数值分析

3．3 SCB生成等离子体过程中升温机制分析

3．3．1 SCB受热升温的数值模拟

3．3．2 不同因素对桥体升温性能影响的分析

3．4 外加电路对SCB特性的影响

3．4．1 电路对SCB电阻动态影响的分析

3．4．2 电路对SCB电阻动态影响的计算模型

3．4．3 数值模拟结果与分析

3．5 SCB作用过程中对电路特性的影响

3．5．1 SCB的结构分析

3．5．2 SCB对电路影响的模型建立

3．5．3 数值模拟结果与分析

3．6 本章小结

4 半导体桥点火特性的数值仿真分析

4．1 半导体桥模型的建立

4．1．1 基本方程

4．1．2 初始参数的确定

4．1．3 初边界条件的确定

4．2 数值计算方法

4．2．1 方程的离散

4．2．2 算法的实现

4．3 数值模拟结果和讨论

4．3．1 温度分布的规律分析

4．3．2 电压与作用时间的关系

4．3．3 电压与温度分布的关系

4．4 SCB电弧放电模型

4．5 本章小结

5 半导体桥智能点火系统的设计

5．1 发火装置的研究概述

5．1．1 半导体桥的结构与制造

5．1．2 半导体桥的封装结构

5．2 点火系统的总体构成和方案

5．2．1 点火系统的总体结构及设计要求

5．2．2 点火电路方案设计

5．3 点火电路硬件设计与实现

5．3．1 反馈信号采集的实现

5．3．2 信号调理电路的硬件设计

5．3．3 采样触发电路设计

5．3．4 控制电路设计

5．3．5 受控点火电路设计

5．3．6 显示电路设计

5．3．7 键盘电路设计

5．3．8 与上位机通信部分的硬件设计与实现

5．3．9 印制电路板的设计及实物

5．4 点火电路系统的软件设计与实现

5．4．1 单片机部分的软件设计和实现

5．4．2 串口通信中上位机部分的软件设计和实现

5．5 本章小结

6 结束语

6．1 本文主要工作

6．2 本文主要创新点

6．3 研究展望

参考文献