军用车辆电气系统瞬态分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:国防工业出版社

作者:藏克茂

出品人:

页数:210

译者:

出版时间:2002-1

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118025941

丛书系列:

图书标签:

• 军用车辆
• 电气系统
• 瞬态分析
• 电力电子
• 电磁兼容
• 建模仿真
• 可靠性
• 故障诊断
• 控制系统
• 汽车工程

《军用车辆电气系统瞬态分析》一书，以其严谨的学术视角和前沿的技术探索，深入剖析了现代军用车辆电气系统中瞬态现象的产生机制、传播规律及其对系统性能和可靠性带来的影响。本书并非简单罗列技术名词，而是力求从根本上揭示军用车辆电气系统在复杂战场环境下所面临的严峻挑战，并提出切实可行的分析与应对策略。 第一章 导论：军用车辆电气系统的复杂性与瞬态挑战 本章首先勾勒出军用车辆电气系统的全景图，强调其相较于民用车辆电气系统的独特性和极端复杂性。军用车辆不仅需要驱动车辆本身的行驶，更承载着雷达、通信、电子战、武器系统、夜视装备、生命保障等一系列高度集成且功耗巨大的电子设备。这些设备对供电的稳定性、电压的精度和电磁兼容性提出了极高的要求。 随后，本章重点阐述了“瞬态现象”的概念及其在军用车辆电气系统中的普遍性。瞬态现象，如电压跌落、浪涌、电磁脉冲（EMP）、雷击感应、开关切换引起的暂态过程等，其特点是发生迅速、持续时间短、幅值变化剧烈。在瞬态现象发生时，电气系统中的电压和电流会发生剧烈且短暂的波动，如果不能得到有效抑制或管理，极有可能导致敏感电子元件损坏、系统功能失效，甚至引发灾难性后果。 本章进一步分析了导致军用车辆电气系统瞬态现象的多种来源。这些来源可以概括为内部因素和外部因素。内部因素包括：发动机启动/熄火引起的电压跌落和电流突变；大功率负载（如电炮、高功率通信设备）的瞬间接入与切断；制动系统、转向系统等执行器的切换；以及车载电源管理单元（PMU）的控制策略等。外部因素则更为严峻，包括：战场电磁环境中的各种干扰，如无线电通信、雷达辐射、静电放电（ESD）；以及恶劣的自然环境，如雷击；甚至敌方有意发起的电磁攻击，如EMP武器。 通过对这些瞬态现象的来源进行系统梳理，本章为后续深入的分析奠定了基础，也初步揭示了研究军用车辆电气系统瞬态分析的必要性和紧迫性。理解瞬态现象的本质，是确保军用车辆电气系统在最苛刻环境下稳定可靠运行的关键。 第二章 瞬态现象的物理机制与数学建模 本章是本书的核心技术基石，深入剖析了各种典型瞬态现象的物理产生机制，并介绍了相应的数学建模方法。 电感-电容（RLC）电路的暂态响应： 详细阐述了电感和电容在电流和电压变化时所表现出的动态特性。当开关动作或负载突变发生时，电路中的能量会在电感和电容之间快速交换，产生振荡或阻尼衰减的瞬态过程。本章通过分析典型的RLC电路模型，解释了不同参数（电阻、电感、电容）对瞬态响应时间常数、阻尼系数和振荡频率的影响。 电压跌落（Voltage Dips/Sags）的产生与传播： 重点分析了车辆启动、大功率设备接入等场景下，由于内阻和负载功率变化导致的瞬间电压下降。本章详细讲解了其在电路中的传播路径，以及对后端敏感电子设备的影响程度。 浪涌（Surges）与瞬态过电压（Transient Overvoltages）： 深入探讨了感应雷、开关操作、静电放电等产生的瞬态高压。本章详细分析了这些过电压的幅值、上升时间、脉冲宽度等关键参数，以及它们如何通过导线耦合、电磁辐射等方式侵入车辆电气系统。 电磁脉冲（EMP）的耦合机理： 针对军用车辆面临的EMP威胁，本章详细阐述了EMP的产生源（如核爆、高能脉冲功率设备）以及其对车辆电气系统的耦合方式，包括直击耦合、近区耦合、远区耦合等。分析了EMP如何在车辆结构、线缆和电子设备之间诱导出高电压和高电流瞬变。 数学建模方法： 本章介绍了多种用于分析瞬态现象的数学建模工具和技术。 微分方程： 通过建立包含电感、电容、电阻等元件的电路微分方程，求解瞬态过程的解析解或数值解。 拉普拉斯变换（Laplace Transform）： 利用拉普拉斯变换将时域的微分方程转化为频域的代数方程，简化求解过程，便于分析系统在不同频率下的响应。 电路仿真软件（如SPICE、PSIM）： 介绍了如何利用专业的电路仿真软件构建详细的电路模型，进行复杂的瞬态过程仿真，可视化分析电压、电流的变化趋势，并评估不同设计方案的性能。 多物理场仿真（Multiphysics Simulation）： 对于EMP等涉及电磁场与电路耦合的现象，本章还介绍了多物理场仿真的重要性，能够更全面地模拟电磁波在车辆结构中的传播和诱导效应。 通过对这些物理机制和数学模型的深入理解，工程师能够量化瞬态现象的危害，并为其设计有效的防护措施提供理论依据。 第三章 瞬态现象对军用车辆电气系统的影响与危害 本章将视角从现象本身转向其后果，详细分析瞬态现象对军用车辆电气系统各组成部分造成的具体影响和潜在危害。 对电子元器件的损伤： 过电压损坏： 瞬态过电压（如浪涌、EMP）可能远超半导体器件的额定承受电压，导致PN结击穿、绝缘层损坏，使器件失效。 过电流损坏： 瞬态高电流可能导致导线熔断、连接器烧蚀，甚至集成电路内部的金属互连线烧毁。 热应力： 快速的电流变化会产生瞬时的大量焦耳热，导致器件温度急剧升高，超出其热承受能力，引起永久性损坏。 对系统性能的影响： 数据错误与丢失： 瞬态干扰可能导致通信信号、控制信号产生错误，影响数据的传输和处理，甚至造成数据丢失。 误触发与功能失常： 敏感的控制逻辑和传感器可能因瞬间的电压异常而误动作，导致设备意外启动、关闭或进入异常工作状态。 通信中断与干扰： 通信设备在瞬态现象发生时可能出现信号衰减、失真、中断，严重影响战场信息传递。 测量精度下降： 瞬态噪声会叠加在测量信号上，导致传感器读数不准确，影响目标识别、定位等关键任务的执行。 对系统可靠性与可用性的威胁： 单点失效与级联效应： 一个元器件的瞬态损坏可能导致整个子系统乃至整个车辆电气系统瘫痪，影响战役的连续性。 可靠性下降： 即使瞬态现象没有立即导致器件损坏，反复的瞬态应力也会加速器件的老化，降低其长期可靠性，增加故障率。 战场生存能力降低： 在瞬态现象发生时，关键系统（如武器控制、导航）的失效，将直接威胁到车辆和乘员的生存能力。 电磁兼容性（EMC）挑战： 瞬态现象本身就是一种严重的电磁干扰（EMI）源，同时，车载电子设备产生的瞬态噪声也可能相互干扰，导致EMC问题，使整个车辆的电磁兼容性能下降。 通过量化这些影响，本书强调了研究瞬态分析的重要性，它不仅仅是技术问题，更是关系到军事效能和作战安全的核心问题。 第四章 瞬态现象的防护与抑制技术 本章是本书的实践应用部分，重点介绍各种有效的瞬态防护与抑制技术，旨在最大程度地降低瞬态现象对军用车辆电气系统造成的危害。 硬件防护措施： 瞬态电压抑制器（TVS）： 介绍不同类型的TVS器件（如二极管、压敏电阻）的工作原理，及其在保护敏感器件免受瞬态过电压攻击中的作用，并讨论其选型原则（如击穿电压、响应时间、功率容量）。 滤波器的应用： 讲解电源滤波、信号滤波在抑制高频瞬态噪声、净化信号方面的作用。重点介绍低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等类型及其在不同电路中的应用。 屏蔽与接地技术： 详细阐述电磁屏蔽（如金属外壳、屏蔽线缆）和良好的接地系统（如单点接地、多点接地）对于抑制电磁干扰（EMI）和保护敏感设备免受外部瞬态辐射的有效性。 滤波电容器与缓冲电路： 介绍电容器在吸收瞬态能量、稳定电压方面的作用，以及缓冲电路（如RC缓冲、RL缓冲）如何平滑电压变化，降低开关引起的瞬态应力。 防雷与EMP防护： 探讨专门的防雷击接口保护、EMP防护外壳、EMP滤波器等技术，以应对极端外部威胁。 高可靠性元器件选用： 强调在设计中选用具有更高瞬态承受能力和更长寿命的军用级电子元器件的重要性。 软件与系统级设计策略： 电源管理策略： 探讨智能电源管理单元（PMU）的设计，如何通过预测性控制、负载均衡、智能切换等策略，最小化瞬态现象的发生概率和幅度。 容错设计与冗余： 介绍在关键系统中采用容错设计和冗余备份，即使部分组件因瞬态现象失效，系统仍能维持基本功能。 系统级EMC设计： 强调在系统设计初期就考虑EMC要求，通过合理的布线、布局、信号完整性设计，降低瞬态噪声的产生和耦合。 安全裕度设计： 在设计电压、电流、功率容量时预留足够的安全裕度，以应对突发的瞬态变化。 测试与验证： 瞬态干扰发生器（如浪涌发生器、ESD发生器）： 介绍标准化的瞬态干扰发生器及其在产品测试中的应用，以模拟各种瞬态场景。 高带宽示波器与频谱分析仪： 介绍用于捕捉和分析高速瞬态信号的测量仪器。 EMC测试标准与方法： 阐述相关的军用或行业EMC测试标准（如MIL-STD-461），以及如何通过这些测试来验证防护措施的有效性。 本章为读者提供了具体的工程解决方案，指导如何在设计和制造过程中集成有效的瞬态防护措施，确保军用车辆电气系统的鲁棒性和战场生存能力。 第五章 现代军用车辆电气系统的瞬态分析案例研究 为了更直观地理解前述理论知识的应用，本章将通过详细的案例研究，展示现代军用车辆电气系统中实际遇到的瞬态问题以及相应的分析与解决过程。 案例一：装甲车辆战场环境下的电源跌落与通信中断分析 问题描述： 某型装甲车辆在复杂地形下行驶，同时启动大功率的通信设备和夜视系统，导致车载主电源电压瞬间跌落，通信系统出现短暂中断。 分析过程： 系统建模： 构建车辆电气系统的简化模型，包括发电机、蓄电池、主配电单元、各负载的等效电路模型。 瞬态仿真： 利用SPICE等仿真软件，模拟发动机启动、大功率负载接入时电压和电流的变化。 影响评估： 分析电压跌落幅度和持续时间对通信设备工作门限的影响。 解决方案： 提出优化电源管理策略，引入瞬态电压补偿模块，增加蓄电池容量，以及对通信设备进行电源滤波和稳压处理。 案例二：某型无人机控制系统对雷电感应瞬态的敏感性评估 问题描述： 在一次雷雨天气下，附近的雷击感应到了无人机控制系统的天线，导致控制指令出现短暂错误。 分析过程： 电磁耦合分析： 利用电磁仿真工具，模拟雷电感应的电磁场如何耦合到无人机天线，以及通过线缆传输到控制单元。 电路瞬态分析： 建立控制单元的输入电路模型，分析瞬态高电压如何叠加在正常信号上。 元器件损坏评估： 评估瞬态电压对控制单元内部微处理器的潜在风险。 解决方案： 建议采用更好的天线屏蔽设计，在控制单元输入端增加快速响应的TVS器件和电磁脉冲滤波器，并优化接地设计。 案例三：高功率激光武器系统供电的开关瞬态特性分析 问题描述： 在激光武器系统启动和关闭过程中，巨大的电流变化在供电回路中产生了显著的电感电压尖峰，可能影响其他车载电子设备的正常工作。 分析过程： 电感特性建模： 详细分析供电线缆和储能电容的电感成分，及其在电流快速变化时产生的感应电压。 动态仿真： 模拟高功率激光器启动和关闭时的电流曲线，计算感应电压的大小和上升速率。 EMC影响评估： 分析这些瞬态电压尖峰如何通过公共接地回路或电磁辐射影响其他敏感设备。 解决方案： 提出采用缓启动/缓关机技术，优化线缆布局以减小电感，并增加专门的瞬态抑制电路和滤波装置。 通过这些贴近实际的案例，本书将理论与实践紧密结合，使读者能够更深刻地理解瞬态分析在军用车辆设计、测试和维护中的实际应用价值。 第六章 未来发展趋势与挑战 本章展望了军用车辆电气系统瞬态分析领域的未来发展方向，并指出了仍然面临的挑战。 智能化与自适应防护： 随着人工智能和机器学习技术的发展，未来有望实现更加智能化的瞬态监测、诊断和自适应防护系统，能够在瞬态发生前或发生时动态调整防护策略。 更高集成度与微型化： 军用车辆的电子设备集成度越来越高，尺寸越来越小，对瞬态防护的设计空间提出了新的挑战。如何在有限的空间内实现有效的防护将是重要的研究方向。 新型材料与器件的应用： 新型导电材料、绝缘材料以及高性能瞬态抑制器件的应用，将为提升瞬态防护能力提供新的可能。 电磁环境的复杂化： 战场电磁环境日益复杂，新型电磁干扰源和电磁攻击手段不断涌现，对瞬态分析的理论和技术提出了更高的要求。 仿真技术的进步： 更高精度、更快速的多物理场仿真技术将有助于更准确地预测和评估瞬态现象的影响，缩短研发周期。 标准化与互操作性： 随着军用车辆平台的多样化和协同作战的需求，建立统一的瞬态防护标准和技术规范，确保不同系统之间的互操作性，具有重要意义。 本书的最后，对军用车辆电气系统瞬态分析的未来发展进行了展望，强调了该领域持续研究的价值和重要性，以应对未来更加严峻的战场挑战。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的阅读体验是相当有挑战性的，但这种挑战性是值得的。它对读者的数学功底和对非线性动力学的理解提出了较高的要求。我花了相当多的时间去消化其中关于非线性阻尼和系统谐振的章节，作者在这里运用了非常先进的工具——例如，利用某些特定的算子方法来描述高频下的传输线行为。这种处理方式远超传统电路理论的范畴，更接近于研究级的学术前沿。然而，一旦理解了这些深层次的数学工具如何服务于解决实际的工程难题，你就会发现过去许多困扰团队的“黑箱”问题都有了清晰的解释路径。这本书的价值在于，它提供了一套全新的、更精密的“解剖刀”来看待车辆电气系统的瞬态响应。

评分☆☆☆☆☆

从内容组织和逻辑推进的角度来看，这本书的编排非常巧妙，它似乎是为那些已经具备一定电气工程基础，但希望在特定领域——即军用车辆这一高可靠性、高干扰性环境下——寻求突破的专业人士量身定制的。开篇的背景介绍部分，虽然没有直接进入技术细节，却非常到位地勾勒出了现代军用平台对电气系统稳定性的极端要求。随后，章节间的过渡自然流畅，从基础的元件响应特性，逐步过渡到整个系统级的耦合与辐射分析。我特别欣赏作者在引入新的数学模型时，总是先用直观的物理图像进行铺垫，避免了纯粹的公式堆砌带来的阅读疲劳。这本书更像是一部“实战指南”，而非纯粹的理论教科书，它引导读者思考的不是“是什么”，而是“为什么会这样发生”以及“如何有效预防”。

评分☆☆☆☆☆

这本关于军用车辆电气系统的专著，着实让我眼前一亮。它在理论深度上构建了一个非常扎实的框架，尤其是在处理那些快速变化的电压和电流脉冲时，作者展现出了惊人的洞察力。我印象最深的是书中对电磁兼容性（EMC）问题的探讨，不仅仅停留在表面现象的描述，而是深入挖掘了瞬态过程的物理机制。例如，书中详尽地分析了开关电源的快速切换如何在复杂的线束网络中引发耦合效应，并结合了具体的仿真模型和实验数据来验证其理论推导。对于我们这些实际从事系统集成和故障诊断的工程师来说，这些深入到毫秒甚至微秒层面的分析，提供了极其宝贵的参考。它成功地将高等电磁场理论与车辆实际工作环境的严苛要求结合起来，使得原本晦涩难懂的瞬态现象变得清晰可见。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这是一本极具分量的专业参考书，它对于任何试图在军用高可靠性电气系统设计领域取得突破的人来说，都是不可多得的资源。它的语言风格严谨而又不失精准，每一个术语的使用都恰到好处，体现了作者深厚的专业素养。这本书的深度和广度，使得它超越了一般的工程手册范畴，更像是一部系统性能优化的“操作手册”。它迫使读者跳出传统的稳态思维模式，真正拥抱瞬态现象在现代复杂系统中的核心地位。阅读完后，我对如何设计能抵御严苛电磁环境的下一代军用载具系统，有了更为清晰和坚定的技术蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是它对实际案例分析的重视程度。虽然理论推导是核心，但作者并没有停留在纯粹的纸上谈兵。书中穿插了大量源自实际军械平台测试数据的对比分析，这使得理论模型具有了极强的可验证性和说服力。例如，在探讨快速电磁脉冲（EMP）对敏感电子设备的影响时，书中不仅仅模拟了外部脉冲的注入，还详细分析了内部电缆的“环路增益”对二次干扰的放大效应。这种自下而上、再自上而下的双向论证结构，极大地增强了读者的信任感。它表明作者的知识体系是建立在长期的工程实践和严谨的科学验证之上的，而非空泛的理论构建。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆