子弹与声音谁跑得快？

具有一定速度的弹丸、破片、金属射流等侵彻体,依靠本身的动能侵入或贯穿目标的破坏作用。通常可按侵彻体的速度分为低速侵彻与高速侵彻;也可按冲击时的入射角分为正(垂直)侵彻和斜侵彻;按目标(靶)的结构和材料特性分为对均质靶、多层靶侵彻,对土壤侵彻;或按侵彻体的结构和材料特性分为榴弹侵彻、穿甲弹侵彻和金属射流侵彻等。     

球形头部弹丸侵彻运动靶板的数值模拟

为研究球形头部弹丸高速侵彻运动靶板的侵彻规律,运用LS-DYNA动力分析软件仿真研究了不同条件下球形头部弹丸对靶板的正侵彻效应,获得了运动靶板厚度、材料和弹丸着速3种参数对侵彻过程中弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的响应规律。结果表明,随着着速的提高,弹丸翻转幅度和弹道偏移量逐渐减小;随着靶板厚度的增加,弹丸正向翻转角度和轴向剩余速度显著减小,而弹道偏移量增大;3种材料运动靶板中,4340钢靶对弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的影响最大,Weldox460钢次之,LY12铝最小。     

破片模拟弹侵彻钢板的有限元分析

根据破片模拟弹侵彻钢板的实验研究,采用MSC.Dytran对破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度、靶板的侵彻阻力进行了有限元分析,并将分析结果与实验结果进行了比较.分析结果表明,破片模拟弹冲击钢装甲的侵彻过程可大致分为初始接触、弹体侵入、剪切冲塞和穿甲破坏4个阶段.有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及靶板破坏模式与实验观测结果有较好的一致性,在靶板破口的正面,与弹体平面凸缘两端接触的部分,变形以剪切为主,而与切削面接触的部分,以挤压变形为主;靶板破口背面为剪切冲塞破坏;有限元模拟的弹体剩余速度与实验结果吻合较好,弹体侵彻过程中弹靶作用界面的速度和侵彻速度近似呈线性变化.有限元分析结果还表明,采用适当的模型,有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式.     

钢管约束混凝土抗多发打击试验

为研究钢管约束混凝土抗多发打击性能,进行了12.7 mm穿甲弹多发打击钢管约束混凝土厚靶试验,得到靶的损伤模式和侵彻深度,并建立重复打击侵彻深度预测公式。结果表明:厚度为300 mm的小直径钢管约束混凝土靶能够有效防御3发12.7 mm穿甲弹的重复打击,第二、第三发较前一发侵彻深度的增幅分别小于20%和10%;重复打击侵彻深度预测公式与试验吻合较好。研究结果可为钢管约束混凝土防枪弹结构和遮弹层结构的研究提供参考。     

爆炸成型弹丸侵彻靶板的数值仿真

基于LS-DYNA的动力学分析通用有限元程序,对爆炸成型弹丸形成和侵彻靶板过程进行了数值仿真。建立了数值仿真模型,利用数值模拟技术实现了弹丸的形成以及不同药型罩结构对爆炸成型弹丸形成的影响,实现了侵彻过程中弹丸的变形与靶板的破坏状况可视化,同时对仿真结果进行了分析。通过对爆炸成型弹丸侵彻靶板的数值仿真,为开展爆炸成型弹丸毁伤机理研究奠定了良好的基础。     

某制导侵彻航弹复合制导方案设计

首先分析了着靶姿态对钻地弹侵彻的影响,并就某制导侵彻航弹要求弹着角大和射程远的特点,提出了解决方案,设计钻地航弹复合制导方案,即通过方案弹道加末端角约束比例导引律实现对钻地航弹射程和末段着靶姿态的要求。针对方案弹道设计PID控制律,提出了中末段制导方案转换条件,仿真结果表明弹药着地时具有高速且满足末端角度约束。     

小口径火炮侵彻钢靶模拟实验研究及有限元分析

对小口径火炮侵彻钢靶问题,分别进行了实验和有限元分析,并将所得结果进行了比较;分析了小口径火炮侵彻钢靶的侵彻过程,得到了带空腔弹丸高速垂直侵彻钢板的典型破坏模式.     

钨合金动能弹超高速侵彻钢靶的破坏特性

国内外关于动能弹侵彻的研究多集中在中低速范围,对高速特别是超高速侵彻的研究十分有限,其破坏特性还不清楚。采用LS-DYNA有限元程序和Steinberg本构模型,对着靶速度为1 300~4 500 m/s的钨合金动能弹侵彻钢靶问题进行了与实验相对应的数值研究,获得了不同着靶速度下侵彻深度、开坑直径、坑底压力、弹体形态及弹长消蚀的时空演化规律。结果表明:侵彻经历了瞬态高压、常压稳态侵彻、非稳态侵彻和回弹4个阶段;Steinberg本构模型特别适用于超高速侵彻的研究;当着靶速度大于4 000 m/s,着靶速度的变化对侵彻深度的影响可以忽略;超高速侵彻的瞬态高压达100 GPa以上,远大于弹体材料强度极限;相对于高速侵彻,弹体长度消蚀率更大,侵彻速度下降更快,侵彻时间更短。     

穿甲弹对目标坦克穿甲能力仿真研究

为建立坦克炮对装甲类目标的毁伤概率模型,研究命中前提下穿甲弹弹丸对目标坦克装甲的击穿能力,以某型坦克不同方向上的装甲暴露情况为例,建立了弹丸侵彻模型以及弹目运动关系模型,通过Matlab数值仿真和理论计算,得到弹丸命中条件下,目标坦克不同方向上的整体击穿概率随着目标运动方向与弹丸运动方向的反向延长线所成夹角θ的变化规律,以及各个区域击穿概率最大时的θ角取值范围,对实现弹丸对装甲目标的有效打击具有一定的指导意义。     

无攻角弹体斜侵彻多层间隔混凝土靶板特性

为了能清楚地了解无攻角弹体斜侵彻多层间隔混凝土靶板的特性,采用LS-DYNA3D动力有限元软件对弹-靶作用过程进行了一系列数值模拟研究,描述了斜侵彻过程中的基本现象,分析了弹体X、Y两个方向的加速度变化规律,揭示了靶板间距、层数对抗弹性能的影响。研究表明,在总厚度一定的情况下,靶板间距的减小或者层数的增加均会降低靶板的抗弹性能,但当靶板层数较多时,抗弹性能随靶板层数的增加变化不大。所得结论对防御工事、地下掩体的构建具有参考价值。     

A numerical study on the disturbance of explosive reactive armors to jet penetration

The disturbance of flat and V-shaped sandwich reactive armor configurations to shaped-charge jet is studied by a numerical approach. The disturbing and cutting effects of the two reactive armor configurations to the jet are successfully captured. The predicted disturbance characteristics and patterns are in fairly good agreement with the X-ray photographic observations. The residual depth of penetration into a semi-infinitive homogeneous steel target behind the reactive armor is computed for a series of jet/armor parameters. For the flat configuration, it is demonstrated that the residual penetration depth is not significantly reduced for a normal impact while it is reduced up to 75% for an oblique impact. In comparison, the V-shaped configuration reduces the penetration depth of the jet to 90%, and it is observed that the penetration depth is not sensitive to the V-shaped angle.     

单脉冲测角在BM突防干扰机上的应用

高分辨雷达(HRR)使用目标HRRP检测目标,由此要求弹道导弹(BM)突防干扰机生成的多假目标信号中包含BM弹头HRRP信息,HRRP长度是HRRP的一个重要特征,需要通过测量雷达观测角计算得到,BM突防干扰机自旋,自身三维姿态难以提取,二维单脉冲测角系统难以应用,一维单脉冲测角系统根据自旋特点,可间断地测得雷达观测角,干扰机和BM弹头运动以及干扰机自旋对测角精度影响较小,间断得到的雷达观测角可以用来计算BM弹头HRRP长度,指出了干扰机章动是影响测角精度的主要因素,最后说明了探讨的方法对目前BM突防干扰机设计具有一定实际工程意义。     

防区外多导弹协同突防复合制导研究

针对防区外多导弹协同突防要求导弹能够成功突破敌防御系统并击中目标的问题,提出了一种基于虚拟目标的复合制导规律。首先,在敌雷达探测范围的边缘设置虚拟目标,将导弹制导过程分为制导段Ⅰ和制导段Ⅱ。然后,研究了一种基于攻击时间和攻击角度控制的制导规律,使导弹在制导段Ⅰ按指定时间和角度追踪到虚拟目标,导弹转入制导段Ⅱ后在以攻击时间最短为指标函数的最优制导规律导引下攻击真实目标。仿真结果表明该复合制导规律大大提高了多导弹的整体突防能力。     

高超声速飞行器俯冲机动最优制导方法

为解决高超声速飞行器俯冲段精确制导与机动突防问题,研究了机动突防最优制导方法。针对零化视线角速率降低突防性能的问题,在俯冲平面及转弯平面内分别设计了正弦形式的视线角参考运动,同时为进一步实现俯冲精确制导,以落速最大为性能指标利用最优控制对其进行跟踪,引入了伪控制量以简化最优制导问题的求解,最后分析了该方法的稳定性及制导性能。以CAV-H为例进行仿真分析,仿真结果表明该方法能够实现机动飞行,且能够高精度地满足终端落角及落点约束,可为高超声速飞行器俯冲段精确制导及机动突防提供参考。     

反舰导弹机动与导引配合的弹道设计研究

传统反舰导弹的末端机动与导引是分别进行的,这使得突防效果的提升受限。为了达到提高突防概率和实现高精度导引的双重目的,需要在导弹的末段实现机动与导引协同配合的设计。利用弹目之间的几何关系,规划设计了根据弹目实时连线进行自适应蛇行机动的程序参考信号。整个设计可以看作比例导引法与蛇行机动的复合,利用的信号包括实测的雷达方位角信号、弹目距离与预先设计好的时间指令。     

Statistical variability and fragility assessment of ballistic perforation of steel plates for 7.62 mm AP ammunition

The paper describes field test results of 7.62 × 51 mm M61 AP (armour piercing) ammunition fired into mild steel targets at an outdoor range. The targets varied from 10 mm to 32 mm in thickness. The tests recorded penetration depth, probability of perforation (i.e., complete penetration), muzzle and impact velocities, bullet mass, and plate yield strength and hardness. The measured penetration depth exhibited a variability of approximately ±12%. The paper then compared ballistic test results with predictive models of steel penetration depth and thickness to prevent perforation. Statistical parameters were derived for muzzle and impact velocity, bullet mass, plate thickness, plate hardness, and model error. A Monte-Carlo probabilistic analysis was then developed to estimate the probability of plate perforation of 7.62 mm M61 AP ammunition for a range of impact velocities, and for mild steels, and High Hardness Armour (HHA) plates. This perforation fragility analysis considered the random variability of impact velocity, bullet mass, plate thickness, plate hardness, and model error. Such a probabilistic analysis allows for reliability-based design, where, for example, the plate thickness with 95% reliability (i.e. only 1 in 20 shots will penetrate the wall) can be estimated knowing the probabilistic distribution of perforation. Hence, it was found that the plate thickness to ensure a low 5% probability of perforation needs to be 11–15% thicker than required to have a 50/50 chance of perforation for mild steel plates. Plates would need to be 20–30% thicker if probability of perforation is reduced to zero.     

视场角限制下导弹协同攻击导引律设计

为实现多枚导弹协同攻击目标，提出视场角限制下攻击时间角度控制导引律。通过在传统比例导引上增加两项偏置项，推导出一种新型攻击时间和角度控制的导引律，并用Lyapunov理论证明其稳定性。针对导弹大机动下视场角可能超过导引头视场角范围而丢失目标的问题，将用于角度控制的偏置项分为三个阶段，设计了导引头视场角限制下的导引过程。仿真结果表明：所设计的导引律可以将视场角限制在导引头视场角范围内，实现不同位置下的多枚导弹以指定角度同一时间攻击目标，达到导弹协同攻击的效果。     

横向运动板对长杆弹侵彻的偏转作用

弹体的攻角直接影响其侵彻能力,而横向运动板能使弹体发生偏转改变攻角,间接影响弹体的侵彻能力。在一定条件下,推导长杆弹在单层横向运动板作用下的偏转模型,并利用有限元仿真软件ANSYS／LS-rDYNA对长杆弹侵彻横向运动板的过程进行数值模拟。通过对偏转模型及仿真结果的分析,发现两者较为相符。研究结果显示：长杆弹侵彻横向运动板时,弹体会发生偏转,偏转的角速度先增后减,最后为0rad／s,此时偏转角最大;弹体速度方向也会发生偏转,其最终偏转角与弹体轴线的偏转角接近。     

A study on the surface overpressure distribution and formation of a double curvature liner under a two-point initiation

The formation mechanism of an EFP(explosively formed projectile) using a double curvature liner under the overpressure effect generated by a regular oblique reflection was investigated in this paper.Based on the detonation wave propagation theory,the change of the incident angle of the detonation wave collision at different positions and the distribution area of the overpressure on the surface of the liner were calculated.Three-dimensional numerical simulations of the formation process of the EFP with tail as well as the ability to penetrate 45# steel were performed using LS-DYNA software,and the EFP ve-locity,the penetration ability,and the forming were assessed via experiments and x-ray photographs.The experimental results coincides with those of the simulations.Results indicate that the collision of the detonation wave was controlled to be a regular oblique reflection acting on the liner by setting the di-mensions of the unit charge and maintaining the pressure at the collision point region at more than 2.4 times the CJ detonation when the incident angle approached the critical angle.The distance from the liner midline to the boundary of the area within which the pressure ratio of the regular oblique reflection pressure to the CJ detonation pressure was greater than 2.5,2,and 1.5was approximately 0.66 mm,1.32 mm,and 3.3 mm,respectively.It is noted that pressure gradient caused the liner to turn inside out in the middle to form the head of the EFP and close the two tails of the EFP at approximately 120μs.The penetration depth of the EFP into a 45# steel target exceeded 30 mm,and there was radial expansion between the head and tail of the EFE increasing the penetration resistance of the EFP.Therefore,the structural size of the unit charge and the liner can be further optimized to reduce resistance to increase the penetration ability of the EFP.