Partial penetration of annular grooved projectiles impacting ductile metal targets

Changing and optimizing the projectile nose shape is an important way to achieve specific ballistic performance. One special ballistic performance is the embedding effect, which can achieve a delayed high-explosive reaction on the target surface. This embedding effect includes a rebound phase that is significantly different from the traditional penetration process. To better study embedment behavior, this study proposed a novel nose shape called an annular grooved projectile and defined its interaction process with the ductile metal plate as partial penetration. Specifically, we conducted a series of low-velocity-ballistic tests in which these steel projectiles were used to strike 16-mm-thick target plates made with 2024-O aluminum alloy. We observed the dynamic evolution characteristics of this aluminum alloy near the impact craters and analyzed these characteristics by corresponding cross-sectional views and numerical simulations. The results indicated that the penetration resistance had a brief decrease that was influenced by its groove structure, but then it increased significantly-that is, the fluctuation of penetration resistance was affected by the irregular nose shape. Moreover, we visualized the distribution of the material in the groove and its inflow process through the rheology lines in microscopic tests and the highlighted mesh lines in simulations. The combination of these phenomena revealed the embed-ment mechanism of the annular grooved projectile and optimized the design of the groove shape to achieve a more firm embedment performance. The embedment was achieved primarily by the target material filled in the groove structure. Therefore, preventing the shear failure that occurred on the filling material was key to achieving this embedding effect.     

面向突防效能的超声速巡航导弹总体设计技术初步研究

防御系统技术的不断发展,对超声速巡航导弹设计提出了新的需求.针对以“性能”为核心的设计不能满足超声速巡航导弹设计新需求的问题,初步探讨了面向突防效能的超声速巡航导弹总体设计技术.分析了国内外导弹武器设计技术的发展,指出设计技术向着以“效能为核心”的设计方向发展;提出了面向效能的设计理念,分析指出面向效能的设计是以追求满意设计为目标的优化设计;在新的设计理念指导下提出了面向突防效能设计的技术框架,主要说明了面向突防效能的超声速巡航导弹设计框架、效能基础、技术基础、基本模式以及几项关键技术等.     

弹丸对钢管混凝土结构冲击效应的数值模拟

为将模块化设计钢管混凝土结构用于防御工事的构建,进行20 mm口径弹丸垂直侵彻混凝土结构和不同钢管混凝土结构的数值模拟,对比不同结构的抗冲击性能,分析钢管混凝土结构抗冲击性能提高的机理.结果表明,正六边形钢管混凝土结构抗冲击性能良好,兼容了金属和混凝土材料的优点,克服了混凝土材料的脆性以及金属材料容易发生局部屈曲的缺点,为防御工事结构的改进提供了理论基础和参考依据.     

旋转弹侵彻钢板的数值模拟

利用LS-DYNA3D软件建立了弹靶几何模型,应用有限元程序对旋转弹侵彻钢板过程进行仿真计算,并通过与实验比较,验证了有限元方法的正确性。分析了转速对垂直侵彻和斜侵彻两种状况下性能的影响,通过比较不同转速情况下得到的速度、加速度等响应以及侵彻过程中弹体的质量损失情况,得出旋转对弹体垂直侵彻和斜侵彻具有一定的影响,为弹体结构的设计、改进和优化提供重要参考依据。     

抗高冲击弹载记录仪

针对弹载记录仪在侵彻环境下受到高冲击力易变形或损坏导致内部电路测试失败的问题,采用LS-DYNA模拟冲击力对泡沫铝等缓冲材料进行抗冲击仿真,选用泡沫铝作为缓冲材料,通过合理的机械结构,设计出高冲击弹载记录仪。通过侵彻3层混凝土试验,记录仪能够可靠地存储并回读实验数据,证明了在100000g高冲击环境下记录仪工作的可靠性。     

弹道导弹突防措施分析

简要介绍了弹道导弹面临的典型防御系统。针对该防御系统,提出了弹道导弹所能采取的典型突防手段,并将弹道导弹突防措施分为反侦察类突防和反拦截类突防两部分,介绍了反侦察类突防中的电子干扰、诱饵、隐身、助推段策略以及反拦截类突防中的加强防御策略、导弹机动发射与飞行、多弹头策略等。为研究弹道导弹突防技术提供参考。     

基于试验设计方法的有限元仿真参数优化

根据仿真建模VVA的原则,为将仿真试验误差分解、控制在有限元分析的每个阶段,引入正交试验设计理论,对侵彻仿真试验方案进行组配、评估及优化,确定了有限元仿真的最佳参数设置。     

不同截面形状复合长杆弹对陶瓷复合靶板侵彻研究

采用数值模拟技术研究了由3种不同截面形状的钨芯外包覆一层钢,形成的钢包覆层复合长杆弹在入射速度为1200m/s～1700m/s时对陶瓷/金属复合靶板的侵彻过程。结果表明:对于同一入射速度、相同弹体长度、同种材料的弹芯和包覆层以及靶板材料而言,等面积的六边形截面钨芯复合长杆弹的侵彻深度明显大于圆形及方形截面,方形及六边形截面与和它们等外接圆形成的圆形截面复合长杆弹侵彻深度没有明显差别,本研究认为这是与不同截面钨芯的外接圆直径直接相关。六边形截面长杆弹侵彻过程中的自锐化现象是其侵彻深度明显大于其它两种弹体的主要原因。     

对机动突防反舰导弹的防御

建立了舰空导弹反导拦截模型和反舰导弹“蛇行机动”突防弹道模型,通过攻防对抗仿真的方法研究了舰空导弹对末端机动突防反舰导弹的防御问题,提出了对舰空导弹未来发展的建议.     

不同初速弹丸对靶板的损伤仿真与评估

为了研究弹丸对武器装备的损伤,建立弹丸侵彻多层靶板的有限元模型,对不同初速弹丸侵彻多层靶板进行仿真试验,引入等效应变及等效应力参量以精确描述靶板损伤,提出一种基于多元统计分析对靶板损伤进行评估的方法。结果表明：利用该方法所得到的计算结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法能够正确地评价仿真实验中目标靶板的战损程度,因而可以进一步应用于装备侵彻损伤评估与易损性研究中。