非致命防暴动能弹作战效能评估

提出了非致命防暴动能弹作战效能的评估法,分析了非致命防暴动能弹的技术性能,建立了以非致命性为核心指标的防暴动能弹效能指标体系。采用定性分析与定量分析相结合,将集对分析法应用到了非致命防暴动能弹的效能评估中,对3种防暴动能弹进行了效能评估。为非致命防暴动能弹的研发生产提供了重要的理论支撑。     

复合型非致命动能弹冲击能量耗散特性数值模拟

非致命动能弹药应用广泛,传统型非致命动能弹常常发生过度伤害的问题,研发新一代兼具安全性和有效性的复合型非致命动能弹很有必要。为了揭示复合型非致命动能弹致伤机理,评估其对人体的冲击损伤,通过数值模拟的方法,比较传统型非致命动能弹与复合型非致命动能弹以相同速度冲击靶标以及复合型非致命动能弹以不同速度冲击靶标所获得的数据,深入分析复合型非致命动能弹冲击能量耗散特性,为我国自主研发新一代非致命动能弹药提供一定参考。     

97式18.4 mm动能痛块弹终点效应实验

为了促进防暴动能武器及其弹药有效发挥作用,有必要对其终点效应进行系统科学的研究.以97式18.4 mm动能痛块弹为例,在分析动能弹丸对人体目标作用机理的基础上,通过建立实验射击平台,选用明胶模拟靶标,利用高速摄影记录系统,进行了该弹在不同射击距离上的终点效应实验.经过实验数据分析和误差修正,结合国外相关研究成果,得到该型号动能弹实际有效作用范围是30 m～45 m,较为理想的非致命终点效应值是打击比动能8.2 J/cm2,为该类防暴武器及弹药的科学使用及优化改进提供帮助.     

基于模糊层次分析法的非致命防暴弹作战效能评估

针对非致命防暴弹作战效能评估的问题,运用模糊理论进行了探索。首先,立足于非致命防暴弹的本质特性,提出了其作战效能评估指标体系。然后,运用层次分析法给指标体系的各因素分配权重,应用模糊理论区分定性指标和定量指标,确定模糊评判矩阵。最后,引入打分法,用加权平均算法来量化作战效能。并通过实例分析给出的非致命防暴弹作战效能的分数值,比较了两种型号种类的非致命防暴弹作战效能的优劣,得出了符合实际情况的结果。     

防暴动能弹侵彻靶板仿真

文章论述了利用显式动力有限元程序LS-DYNA模拟防暴动能弹对靶体的侵彻过程,得到的仿真结果与应用侵彻经验公式(W.S.Chang公式)计算结果符合得较好,表明这种方法具有计算动能弹侵彻问题的能力,对防暴动能弹研究具有一定参考意义.     

基于ODI方法的防暴动能弹钝击效应影响因素分析

为提高防暴动能弹的设计安全性和使用安全性,需要确定影响其钝击效应的关键因素,并区分因素属性,采用基于OWA算子集成DEMATEL-ISM的方法(ODI方法),构建因素间的递阶层次结构模型,确定冲击加速度、冲击位移是影响防暴动能弹钝击效应的关键因素,比动能、动能为底层原因因素。研究结论对防暴动能弹钝击效应致伤标准制定和损伤等级评定具有借鉴意义。     

B4C／Al复合板中应力波行为分析（Ⅱ）

在已建立的应力波传播模型和研究弹、板间作用力所获结果的基础上，为分析复合板应力的变化，对复合板弹板碰撞承受的应力进行了简化处理，根据应力波传播特性，确定了复合板内能量集中区域，研究了应力波在复合板巾的传播和能耗，并讨论了应力波对陶瓷的作用。通过近似计算，发现烧蚀消耗的弹丸动能较大，在复合板中，Al板的塑性变形吸收了19％的弹丸动能。     

振动对臂式输弹机的影响分析及测试

大口径火炮输弹过程中弹丸卡膛行程不一致会导致火炮发射药室容积、弹丸起动压力差异,影响火炮射击初速和射击精度。为了提高某臂式自动输弹机的弹丸定位精度,首先通过高速摄影发现弹丸在入膛后会产生在重力方向的振动,消耗弹丸动能造成卡弹力不一致。通过分析臂式输弹机工作机理,明确输弹过程中各个部件的运动关系,对输弹机构在静止状态和运动状态进行受力分析,确定造成弹丸振动激励源的位置,利用激光位移传感器测试了该点振动的幅值及频率。最后提出了输弹机的改进方案以消除振动对输弹稳定性的影响。     

高原环境对弹丸动态稳定性的影响

分析了高原环境低空气密度对弹丸动态稳定性的影响。给出了弹道坐标系中的力方程组和非滚转弹体坐标系中的力矩方程组,并通过线性化方法得到弹丸角运动的状态空间模型。列出了角运动状态矩阵的四个特征根,并利用复数平方根计算方法得到特征根实部的表达式。提出弹丸动态稳定性稳定因子的新定义,并证明新的动态稳定条件与传统的动态稳定条件是一致的。讨论了低空气密度对尾翼稳定弹和旋转稳定弹动态稳定性的影响,并通过仿真说明弹丸在高原条件和平原条件下的动态稳定性存在差异。     

基于Ls-Dyna软件的水下弹的外弹道仿真

针对要计算出水中弹道数据,基于Ls-Dyna软件建立了弹-水耦合模型并进行了仿真,水采用MAT_NULL模型和Gruneisen状态方程,弹采用弹塑性材料即MAT_Plastic_Kinematic模型,并在水-弹之间添加控制耦合的关键字,建立了完整的模型,定义了计算模型。数值仿真结果表明:水下弹速度下降很快,由于升力因素存在偏航现象,同时在弹后空间形成逐步拉长而且径向扩大的空腔,形成负压阻碍弹丸运动。     

面向惯性装填的输弹运动研究

为实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性和降低输弹运动的峰值功率,以提高输弹一致性和减轻动力系统负荷,根据惯性装填工作原理,运用非对称式S型速度规划方法调整输弹运动状态,并基于虚拟样机仿真建立了参数化的输弹运动模型。以弹丸的卡膛参数为约束,面向惯性装填建立输弹运动优化模型,以实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性及降低输弹峰值功率。采用多岛遗传算法和修正可行方向法组合优化策略求解优化模型,优化结果表明：优化后的输弹运动可实现不同装填角度下弹丸的卡膛速度一致性,且输弹运动峰值功率降低了14.9%,验证了该方法的有效性。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究，在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上，采用时频分析和涡流分析方法，建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动，采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动，从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例，仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响，并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明，受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响，弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差，其中炮口扰动引起的偏差最大，其次是弹托分离。     

舰炮近炸引信预制破片弹在反导中的弹丸威力分析

舰炮使用近炸引信预制破片弹进行反导,是舰炮反导的一种重要方式,近炸引信预制破片弹弹丸威力是影响舰炮使用该弹种反导效能的一个重要因素,通过分析舰炮使用近炸引信预制破片弹的反导过程和毁伤机理,用弹丸毁伤破片数描述弹丸威力,对弹丸威力及毁伤破片进行了定义,建立了一套计算弹丸毁伤破片数的方法,得出了反导过程中弹丸威力随拦截距离的增加而变化,是一动态威力的重要结论。     

30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合装甲的弹着角效应研究

设计了30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合靶的弹道试验,采用高速摄像记录了弹靶作用过程,研究了弹着角、弹丸位移以及背板变形挠度的图像测量方法,通过仿真验证了该方法的可行性与准确性.基于高速摄像序列图像对弹靶作用过程进行了测量分析,结合试验数据研究了弹着角对半穿甲弹侵彻效能的影响.结果表明:弹着角导致弹丸受靶板的不对称阻力作用,侧向力及侧向力矩使得弹丸在侵彻过程中不断偏转,表现为侵彻路径呈曲线;在相同速度条件下,随着弹着角的增大,侵靶时间延长,背板变形挠度减小,侵彻效能降低.     

基于存储测试技术的弹底压力测试技术

提出了基于存储测试技术的弹底压力测试方法,采用微型化技术、微功耗技术、抗高过载技术设计了弹底压力测试仪,该仪器可随弹丸保温,能承受火炮发射时膛内高温高压高冲击、侵彻高过载等恶劣环境,具有精度高、可靠性高、操作简单等优点。对压电式压力传感器的加速度效应进行了理论分析,提出了试验修正方法。实弹测试中同时获得了弹底压力曲线和膛底压力曲线,为研究二者之间的关系提供了数据依据。实测结果表明:所提出的弹底压力测试方法可行,测试数据为身管武器设计、弹丸和引信设计提供了重要依据。     

采用遗传算法的弹托迎风窝结构设计

针对一体化弹丸弹托易分离性和轻质化的设计要求，构建弹托迎风窝参数化外形模型，基于激波和膨胀波理论建立弹托气动力计算模型；以弹托分离加速度和弹托质量综合最优为目标函数，采用遗传算法对弹托迎风窝的外形参数进行优化设计，从而得到弹托迎风窝的优化外形。以中口径尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹托设计为例，采用提出的优化设计模型对其迎风窝结构进行优化设计，并采用基于动网格技术的弹托分离仿真模型验证其最优性。仿真结果表明：所提优化模型能够得到最优的弹托迎风窝结构；针对现有的中口径尾翼稳定脱壳穿甲弹，可进一步对其弹托结构进行优化，以提高其分离快速性。     

陶瓷基装甲抗枪弹机理研究现状

从陶瓷基装甲的特点出发,介绍了其抗弹性能的评定指标,讨论了弹靶撞击过程的划分,重点评述了抗弹机理的研究方法和陶瓷基装甲的耗能机制;并总结了影响陶瓷基装甲抗枪弹性能的4个主要因素:陶瓷厚度、约束条件、弹丸形状和撞击速度.     

弹药家族之四——穿甲弹:装甲的克星

上期谈及的破甲弹是依靠炸药的化学能来毁伤目标的。与之不同,穿甲弹(Armour-piercing Projectile)是依靠自身的动能来穿透并毁伤装甲目标的弹药,因此又称“动能弹”。穿甲过程中,弹丸会发生镦粗、破断和侵蚀等变形和破坏。常见的破坏形式有(a)冲塞穿透、(b)延性扩孔穿透、(c)花瓣     

动能拦截弹弹目碰撞概率仿真建模技术

针对目前研究反导拦截的主要方式——直接碰撞杀伤技术,提出了一种动能拦截弹弹目碰撞计算模型用以进行动能拦截弹与目标碰撞的概率计算,拦截弹碰撞目标的要害部位分析以及不同交会姿态对碰撞概率的影响分析.此模型是直接动能杀伤目标毁伤评估建模的基础,也可用于对拦截弹最佳碰撞方式的研究等方面.     

面对称弹丸弹道运动方程组的建立

依据外弹道学基本理论 ,针对巡航导弹模拟弹关键技术研究的理论需要 ,提出了面对称弹丸运动方程的应用需求。由于面对称弹丸有滚转 ,使其对称面与攻角平面不重合 ,其运动方程更为复杂 ,推导了面对称弹丸的弹道运动方程 ,解决了巡航导弹模拟弹的弹道精确计算问题。