面空导弹杀伤战斗部破片飞散特性的分析与设想

本文分析了面空导弹杀伤战斗部破片飞散特性对空中目标毁伤效应的影响,并提出了为提高毁伤概率而改进杀伤战斗部破片飞散方式的一种新的设想。     

破片对反辐射导弹战斗部毁伤效能仿真

分析了“哈姆”反辐射导弹目标特性及破片对其毁伤模式,建立了破片对反辐射导弹战斗部毁伤效能模型,研究了不同质量破片对反辐射导弹战斗部的穿透能力和引爆能力。仿真及试验结果表明：单枚破片质量为15g,速度在1700m/s以上,就足以对反辐射导弹战斗部达到解体性毁伤,它为未来反导弹药战斗部设计提供了重要参考。     

飞机类目标毁伤效果评估方法研究

在飞机结构特性、战斗部破片毁伤场等毁伤效能评估基本要素分析基础上,建立了一种破片式战斗部作用下的飞机类目标毁伤效果评估模型。通过对飞机目标结构分析,得到适用于毁伤概率计算的目标几何特征、毁伤模式等易损性信息,结合破片动态飞散特性,给出了破片命中舱段的计算方法,最终通过计算破片对飞机目标的毁伤概率定量描述飞机的易损性。基于此数学模型开发了毁伤评估仿真系统,并通过某型飞机实例验证其可行性。     

轴向和环向双聚焦破片战斗部壳体形状设计

破片定向聚焦是战斗部实现高效毁伤的重要途径。基于Shapiro公式和壳体微元分析方法,提出一种轴向和环向双聚焦破片战斗部壳体形状设计方法,可根据需要的聚焦程度设计对应的壳体形状,利用LS-DYNA中ALE算法对设计的壳体飞散过程进行数值模拟,并考察了壳体形状对破片分布的影响。结果表明:设计的壳体可实现破片在轴向和环向2个方向聚焦飞散,从而获得较大的破片密度增益。     

爆轰波斜冲击作用下破片飞散特性研究

为研究非对称结构战斗部的破片飞散特性,利用斜激波理论对爆轰波作用于壳体表面的过程进行研究,并利用自由面速度倍增定律对波在自由面反射后质点速度的计算进行简化,得到了破片飞散角的计算模型。利用D型战斗部试验数据对计算模型进行验证,结果表明,斜激波理论计算得到的破片飞散与试验结果吻合很好;当入射角较小时,壳体飞散角与入射角成线性关系。     

某型火箭弹对巡航导弹毁伤概率仿真分析

通过对巡航导弹目标特性分析,论述了目标易损性和毁伤机理(包括破片战斗部对目标的击穿概率模型)。利用破片初速及存速计算模型,分析了战斗部爆破后破片速度衰减规律,并做了模拟仿真,为火箭弹战斗部设计及毁伤效能评估提供了理论依据。最后根据射弹散布规律及毁伤原理建立了毁伤模型,并以某型火箭弹为例,对毁伤概率模型进行了仿真分析。仿真结果表明:该方法为火箭弹战斗部设计和提高对巡航导弹毁伤概率提供了参考。     

榴弹模拟弹综合威力分析

榴弹作为打击空中目标的弹种之一,其破片与冲击波威力是评价毁伤能力的重要一环。参考意大利奥托·梅莱拉127 mm榴弹,设计榴弹模拟弹,分析其综合威力。采用实验、数值仿真与经验公式相结合的方法,分析破片速度、破片空间分布规律和冲击波超压。实验结果表明,榴弹模拟弹飞散方向角为93.67°,飞散角为65.42°,破片初速为1 451 m/s。仿真和计算结果表明,飞散角的理论计算值与实验值相对差较小;破片速度理论值与实验值相对差不超过20%;冲击波超压理论值、仿真值与实验值相对差不超过15%。     

非均匀初速度的战斗部静态飞散区设计

针对防空导弹拦截高速目标时存在的战斗部破片动态飞散区变窄问题,提出一种非均匀初速度的战斗部破片静态飞散区设计方法,使战斗部前端破片静态飞散区至后端破片静态飞散区内的破片初速度具有逐渐递增的分布特征。通过仿真验证,该设计方法可使导弹拦截高速目标时的破片动态飞散区变宽,能覆盖更宽的引信启动散布区,有利于提高防空导弹拦截高速目标的引战配合效果。     

随动定向战斗部破片飞散特性研究

针对防空导弹常规破片式杀伤战斗部使用中存在能量利用率低的缺陷,提出采用随动定向战斗部的观点。建立随动定向战斗部的破片动态飞散区和飞散速度的计算模型,采用数值解析方法,解决在复杂弹目交会条件下破片的飞散区域与打击速度的计算问题．并用MATLAB软件对建立的模型进行验证,得出仿真结果与实际结果一致,这表明模型是合理、正确的。     

圆柱形装药驱动轴向预制破片飞散特性

为了增强柱形战斗部轴向威力,在无壳柱形战斗部底面布置单层离散的预制破片。开展圆柱形TNT装药驱动轴向预制破片飞散试验,获得预制破片的最大初速、飞散角等特征参数;运用LS-DYNA软件对装药驱动预制破片过程进行数值模拟,阐述预制破片群飞散过程;对装药驱动整体平板理论计算公式进行改进,获得预制破片的最大初速。结果表明:破片初速理论计算结果、数值计算结果和试验结果吻合良好;随着与装药底部中心距离的加大,破片初速、径向飞散角分别近似呈“抛物线”减小、增大;试验实测、理论计算得到的破片最大初速值超过2500 m/s,试验实测的径向飞散角最大约为22°,而周向飞散角则普遍较小,均值在5°以内。     

地空导弹对地面的附带损伤问题研究

研究了地空导弹爆炸时战斗部破片对地面人员附带损伤的问题,选取了破片对人体的杀伤准则,通过分析破片的空中运动特性,对导弹战斗部爆炸时的破片飞散规律进行了探讨,建立了破片散布的数学模型,并在典型的给定计算条件下进行了仿真分析.仿真结果表明,地空导弹在不同高度爆炸时,可计算出对地面人员的有效杀伤破片数量、破片杀伤面积和平均密度以及导弹的安全高度.     

可变形定向破片战斗部模型试验和数值模拟研究

基于可变形定向破片战斗部的作用原理,设计了试验结构模型,并对其进行了静爆试验研究。根据试验结果,建立了有限元分析模型,利用LS-DYNA程序对可变形定向战斗部变形过程以及破片的飞散过程进行了数值模拟。结果表明,在目标方向破片密度和速度都有较大幅度增益,数值模拟与试验结果比较吻合。     

半预制破片PELE弹丸对武装直升机毁伤效能

为研究半预制破片PELE弹丸对武装直升机的毁伤效能,选取代表性的阿帕奇武装直升机为研究对象,建立了阿帕奇武装直升机关键部件驾驶舱和发动机舱的等效模型,在此基础上应用ANSYS/LS-DYNA就半预制破片PELE弹丸对阿帕奇武装直升机的毁伤效能进行了数值分析.结果表明:半预制破片PELE弹丸能有效穿透阿帕奇武装直升机的防护装甲,在穿透防护靶后弹丸壳体大面积碎裂,产生大量具有较高轴向剩余速度和一定径向飞散速度的破片,形成一个大面积的破片场,这些破片及弹丸剩余部分可对武装直升机内部人员及仪器设备造成有效毁伤,极大地增强了PELE弹丸的毁伤效能.     

钨合金(碳化钨)柱形预制破片战斗部对均质钢甲的毁伤效能分析

针对现代战争的需要,特别是对战场轻型装甲的攻击需要,基于预制破片技术,以柱形杆(钨合金)预制破片为对象建立物理模型,对其破片尺寸、装药形式及尺寸的相互关系进行分析,进而通过引入TBM战斗部设计的关系式对所建模型的破片进行速度预报,依照该速度按照侵彻理论推算其对均质钢甲的毁伤效能。结合分析结果指出了柱形杆(钨合金)预制破片战斗部在攻击均制钢甲方面的优点。     

不同时序破片和冲击波在对天线的复合毁伤分析

为了能清楚地了解杀伤爆破战斗部爆炸预制破片和冲击波对雷达天线阵面靶板的复合毁伤特性,采用LS-DYNA3D动力有限元软件,对破片和冲击波在不同时序下对天线阵面等效靶板的复合毁伤作用过程进行了一系列数值模拟研究,描述了两者在不同时序下对靶板的复合毁伤过程中的基本现象,分析了靶板某典型节点的位移变化规律,揭示了破片和冲击波作用靶板的不同时序对靶板损伤变形的影响。研究表明:破片和冲击波对装备部件的复合毁伤效应,不是二者毁伤效应的简单叠加,而存在特殊的作用机理,且这与二者到达目标的时序有关。所得结果不仅促进了损伤机理的研究与发展,而且还对杀伤爆破战斗部结构的优化具有参考价值。     

提高反低空高速目标引战配合效率的一种方法

针对未考虑导弹战斗部破片速度衰减的引信自适应模型的缺点,引入破片相对目标的飞行轨迹描述方程,建立了破片速度衰减对飞散方向影响条件下的引信自适应调整模型.通过两种模型的计算机仿真对比分析,验证了新模型在提高导弹射击高速、超低空目标时的引战配合效率方面,比原模型具有明显的优势.     

破片和冲击波复合作用下靶板毁伤仿真

为了研究目标在破片和冲击波复合作用下的毁伤情况,应用有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立破片和冲击波复合作用下靶板毁伤模型。将两者作用分开研究,重点研究破片对金属靶板毁伤形成沟槽的前提下冲击波的毁伤作用效果,即简化了模型又保证了仿真精度,弥补了以往只以穿孔等效破片毁伤效果的不足,增强了模型的通用性,为战斗部设计、毁伤评估和目标防护研究提供参考。     

装备战场损伤试验布局设计仿真研究

装备战场损伤试验存在实施难度大,试验效率低的问题。为提高试验效能,采用AUTODYN,建立预制破片战斗部有限元仿真模型,模拟了战斗部爆炸及预制破片飞散的过程,仿真结果同实弹试验所采集数据基本吻合,验证了所用模拟方法的有效性。通过分析破片侵彻靶板的损伤规律,建立了球形破片撞击靶板损伤相图,结合破片飞散规律,建立了试验布局参考相图。研究结果表明:预制破片战斗部的爆炸及对装备的打击过程,能够通过数值仿真方式准确的进行模拟,从而大大减少试验费用;所建立的试验布局参考相图,能够为试验布局的设计和优化提供一定的参考。     

起爆方式对子母式战斗部破片速度影响的数值分析

为研究起爆方式对子母式战斗部破片速度分布及增益的影响,利用LS-DYNA软件对子母式战斗部的爆炸进行了数值模拟,并就不同起爆方式对破片速度分布及增益的变化进行了对比分析与研究.结果表明,两端同时偏心起爆的方式为最优起爆方式,破片速度增益最大;其次是偏心线起爆;最后是一端偏心起爆,可为战斗部设计提供参考.     

杀伤战斗部破片定向飞散特性研究

研究了钢预制破片壳体在四种装药爆轰驱动下的飞散特性。求得了使破片飞行路径呈平行型的预制破片壳体的临界半径及相应的破片初始速度。