圆柱-双锥结合药型罩结构参数对侵彻性能的影响规律

为提高聚能破甲战斗部的毁伤能力,设计了一种圆柱-双锥结合药型罩。用数值模拟方法,通过对该药型罩的正交优化设计,研究了药型罩圆柱部直径d、高度h、上锥角α、下锥角β对射流头部速度和侵彻深度的影响。研究结果表明,上锥角和圆柱部直径分别是影响射流头部速度和侵彻深度的主要因素。因此,在优化设计中得到了兼顾射流速度和侵彻深度的最佳药型罩结构：d=8 mm、h=12 mm、α=36°和β=56°时,射流头部速度为8 667 m/s,侵彻深度达到173.7 mm。优化设计的研究结果具有一定的实际工程指导意义,可为聚能破甲战斗部的性能提升提供有效的设计方案。     

杆式射流侵彻45钢靶数值分析及试验研究

杆式射流的毁伤效能与侵彻穿深和侵彻孔径紧密相关。为解决大穿深小孔径而导致后效毁伤下降的问题,采用LS-DYNA对战斗部威力进行数值仿真,以药型罩壁厚和罩高为主要变量对聚能装药战斗部结构进行一次优化,综合考虑典型装甲目标防护能力,选出一个最优的穿深和孔径匹配方案,并以此方案为基准方案进行二次优化,得到一种等壁厚球缺紫铜药型罩优化方案,并进行静爆试验对最终优化方案的仿真精度进行验证。实验结果表明,最终优化方案的杆式射流侵彻体对45钢的侵彻深度为121 mm,入孔直径为26.3 mm,出孔直径为21.8 mm,后效靶毁伤严重,杆式射流侵彻体和靶体二次破片能够引燃柴油油盒、木箱和棉被等易燃物,数值仿真结果与试验数据误差较小。该研究方法和结论可为聚能杆式射流战斗部的结构设计及优化提供参考。     

浅析隔板材料中发泡塑料及工艺对破甲弹性能的影响

<正>本文针对隔板材料及工艺对破甲弹性能的影响,通过试验分析研究,提出为确保装药爆轰波形趋于理想状态、稳定破甲威力所选择的隔板材料及工艺控制方法。引言:弹药领域中,破甲弹的药型罩材料组织结构及加工质量、主装药的密度分布均匀性、隔板制造的工艺控制等方面对装药的破甲水平及稳定性有着重要影响。本文针对隔板材料中的发泡塑料及其工艺控制对破甲水平的稳定性进行了一些试验和研究。     

利用贫铀作药型罩提高破甲威力的可行性探讨

本文对目前常规破甲弹发展陷入低谷的原因进行了分析、找出了提高破甲威力的突破口,然后从材料、实验和理论角度对采用贫铀——U~(238)作药型罩提高破甲威力的可行性进行了研究。     

导弹战斗部破片杀伤试验误差分析

导弹战斗部设计、试验中的破片威力试验,一般采用静爆法,即将战斗部置于一定高度的托弹架上,根据战斗部的威力大小和测试项目布置靶板、靶网、传感器及各种测试仪器。战斗部的威力试验多采用一靶一网、多靶多网、使用测试仪等方法,但这些方法都不能准确反映战斗部的爆炸威力,不同品种、不同批次的战斗部的试验结果存在很大差异。如某型号导弹的试验中,各批破片数和破片初速均有一定差别,但同一批战斗部爆炸后的破片数量差高达98块,破片初速差竟达682m/s。因此,要反映战斗部威力试验的真实性,就有必要对战斗部静爆后的破片进行分析研究,得出可靠的试验数据,为设计、生产提供可靠的依据。     

起爆方式及隔爆层对杀爆战斗部破片初速的影响

为了揭示起爆方式及隔爆层对杀爆战斗部破片初速的影响规律,指导威力可调杀伤战斗部设计,运用AUTODYN-3D软件,计算了不同起爆方式、隔爆层厚度及材料下复合装药预制破片战斗部破片初速。结果表明：装药条件一致时,2种起爆方式得到的破片毁伤元速度差异明显,隔爆层厚度取4、 6、8、10和12 mm时,采用内外3点起爆方式破片速度比中心单点起爆分别提高16%、15%、13%、11%和8%。尼龙和聚氨酯隔爆效果较好,铝隔爆效果较差。     

复合战斗部结构参数影响分析

应用AUTODYN仿真软件,对一种复合战斗部方案的EFP成型性能进行了分析,结果表明,相对于传统布局方案,在破片方案更改后改变了药型罩的成型过程,导致EFP形状变差从而降低了毁伤性能。通过对结构参数影响进行分析,提出了优化方案,解决了破片方案调整后EFP的成型问题。     

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。     

复合战斗部爆炸成型弹丸结构参数影响分析

应用AUTODYN仿真软件,对一种复合战斗部方案的爆炸成型弹丸成型性能进行了分析,结果表明,相对于传统布局方案,破片方案更改后改变了药型罩的成型过程,导致爆炸成型弹丸形状变差从而降低了毁伤性能。通过对结构参数影响进行分析,提出了优化方案,解决了破片方案调整后爆炸成型弹丸的成型问题。     

后效毁伤增强聚能战斗部设计与试验

为增强聚能战斗部的后效毁伤能力,设计一种金属药型罩与PTFE/Al反应材料相结合的后效毁伤聚能战斗部,并通过数值仿真进行改进与分析;开展后效毁伤战斗部静爆试验,并结合数值仿真对含能毁伤元的成型、侵彻和后效作用过程进行研究。研究结果表明：通过加装挡环可以有效调整PTFE/Al在成型过程中的位置,使其位于惰性弹丸之后;相较于单一惰性药型罩聚能装药,在原有破甲能力基础上,破甲后的空气冲击波强度明显增强,后效毁伤能力提升显著;反应材料在靶板内的反应扩孔作用是削弱后效冲击波强度的主要原因,适当提高反应材料的反应阈值可增强后效冲击波强度;综合分析影响毁伤性能的因素,认为半Cu罩结构的毁伤效果更好。研究成果可为增强聚能战斗部后效毁伤能力的设计提供重要参考与数据支撑。     

两种结构药型罩对MLEFP成型及毁伤效能的影响研究

为提高爆炸成型弹丸(EFP)的毁伤效能与拦截概率,衍生了一种新型破甲战斗部—线性周向爆炸成型弹丸(MLEFP),为提高药型罩的毁伤效能,对药型罩进行结构优化,设计出变壁厚球缺形药型罩与变壁厚大锥角形药型罩。利用Autodyn软件对两种结构的药型罩的成型过程进行数值模拟,并通过试验验证变壁厚大锥角形药型罩的毁伤能力。结果表明,在爆炸载荷的作用下,周向MLEFP装药结构可以形成具有一定速度和长度的闭合的线性爆炸成型弹丸,可以实现近距离拦截和引爆来袭导弹、毁伤轻型装甲的目的;当药型罩采用大锥角形结构时,其头部速度明显高于球缺形结构,毁伤效能更好。     

利用MSC/DYTRAN程序仿真分析导弹战斗部立方体破片的侵彻威力

对反辐射导弹的破片杀伤战斗部中较为常见的立方体破片的 3种典型姿态侵彻 (尖端、棱边及正面侵彻 ) 4mm厚 94 5钢的侵彻过程进行仿真数值计算 .通过仿真计算 ,结合实验结果比较 ,得出结论 :不同初始侵彻姿态的立方体破片在侵彻过程中 ,由于旋转角速度的作用及稳定性的要求 ,破片的侵彻姿态将趋于正面侵彻 .不同姿态的侵彻 ,侵彻威力相差不大     

陶瓷破片侵彻钛合金薄靶实验及数值模拟研究

为了研究非金属陶瓷破片对钛合金薄靶的侵彻效能,采用弹道冲击实验与有限元数值模拟相结合的方法,开展了破片直径和着靶角度对靶板破坏形态及弹道极限的影响研究。结果表明：在弹道极限情况下,陶瓷破片对钛合金薄靶的侵彻形态主要分为瓣裂穿孔和冲塞穿孔。其中,钛合金靶厚度为0.5～0.8 mm时,靶板的破坏形式主要以瓣裂穿孔为主,靶板厚度为1.0～1.5 mm时,对靶板的破坏形式为瓣裂穿孔和冲塞穿孔2种方式的耦合状态,靶板厚度为2.0 mm时,靶板的破坏方式为冲塞穿孔。随着破片直径的增大,陶瓷破片对靶板的弹道极限(V₅₀)逐渐减小,靶板背面造成的盘式隆起越明显。同时,随着陶瓷破片着角的增加,侵彻靶板的V₅₀也随之增加,当着角大于75°时,破片发生跳飞现象。研究结论对于反卫星武器战斗部威力设计具有重要意义。     

椭圆截面战斗部破片飞散特性研究

为研究椭圆截面战斗部毁伤特性,采用数值模拟与试验相结合的方法,开展了椭圆截面战斗部破片飞散特性研究。研究结果表明：椭圆截面战斗部在短轴方向的破片速度、破片分布密度全部高于长轴方向,在长短轴之比a/b=1.8条件下,短轴方向相对长轴方向的破片速度增益可以达到15%以上,破片分布密度增益可以达到440%以上,验证了椭圆截面战斗部具有在短轴方向毁伤增强的典型特点,在椭圆截面战斗部应用时,应考虑采用椭圆截面的短轴方向作为打击目标的主要方向。     

新型聚能装药球缺药型罩的优化设计

针对现代战场复杂多样的军事目标,提出一种具有多种毁伤模式的新型聚能装药战斗部,根据目标类别可选择地以最佳方式进行毁伤。采用LSDYNA-2D有限元仿真软件,对新型聚能装药进行数值模拟,探究药型罩材料、结构参数(曲率和壁厚)对新型聚能装药性能规律的具体影响,并优化设计球缺药型罩。研究结果表明：数值模拟结果与文献[17]中的试验数据有较好的一致性;新型聚能装药结构中的辅助装置,能使EFP(爆炸成形弹丸)转化成JPC(杆式射流)或JET(射流),实现了毁伤元间的转换;球缺曲率R=2D(装药直径)为新型聚能装药结构形成JPC(杆式射流)或JET(射流)的临界值。当球缺药型罩曲率R<2D(装药直径),新型聚能装药会形成JPC,球缺曲率R≥2D时,则形成JET;优化设计球缺药型罩的材料与结构参数为：球缺曲率R=2.5D、厚度h=0.033D、药型罩材料为铜。此条件下,侵彻深度S达到最大值292.1 mm,约为5倍装药直径。     

基于图像处理的破片场三维测试方法

针对靶板法人工检靶效率低、人为误差大以及无法实现破片场三维测试的问题,利用摄影测量技术,提出灰度加权重心法计算破片穿孔位置坐标,采用基于单点标志的靶板轮廓识别和编码标志的大范围、位姿改变靶板三维拼接,二维坐标到三维空间坐标转换,实现了破片场的三维空间测量,通过设计试验,验证了方法的可靠性,结果表明：采用该方法破片尺寸大于3 mm识别率为100%,且准确获取了破片相对于爆心位置的三维坐标,实现了破片场三维测试,与人工检靶比较测试效率提高了10倍以上。此结论可为破片战斗部爆炸威力场的精确测试提供技术支撑,具有一定的工程应用价值。     

药型罩结构对线型聚能装药侵彻性能影响的仿真研究

为研究药型罩结构对线型聚能装药的影响,采用有限元软件LS-DYNA对不同截顶高度的锥顶、平顶与圆顶结构的线型聚能装药侵彻45钢靶板的过程进行了仿真分析。结果表明：不同结构的线型药型罩对线型聚能装药射流的成形与侵彻性能造成较大影响;平顶结构线型聚能装药在截顶高度为16 mm时有最优侵彻性能,较锥顶结构最大侵彻深度提升6.3%;圆顶结构线型聚能装药在截顶高位为10 mm时有最优侵彻性能,较锥顶结构最大侵彻深度提升15.6%。     

区域封锁弹药对机场运动目标的毁伤效能分析

基于区域封锁弹药战斗部破片场模型、机场运动目标易损性模型、区域封锁弹药作用方式、弹目交汇模型、坐标系转换关系,建立了单个区域封锁预制破片弹对机场运动目标的毁伤效能分析模型。以F-16飞机和装甲车辆为例进行了某区域封锁弹药毁伤效能的分析,可为区域封锁弹药的设计及毁伤效能分析提供参考。     

反舰利器——C801反舰导弹

C801导弹采用了半穿甲爆破杀伤战斗部和新型机电延时引信。这种战斗部是利用导弹飞行时的动能穿入舰内爆炸,其超压作用,比在舰外爆炸要大得多,可以使小型导弹具有足够的战斗威力,重量、体积显著减少,实现战斗部小型化。一九七八年九月,三院总体设计部委托五О一三厂研制这种新型战斗部,三院三线基地工厂研制机电式触发延时引信。五О一三厂为完善战斗部设计,先后进行了药型罩装药试验、战斗部模拟穿甲试验和环境试验,战斗部地面静态爆炸威力试验以及战斗部与引信联合地面静态爆炸试验,结果达到了战术技术要求。三院三线基地工厂为满足战斗部两点同时起爆．起爆时间差为几微秒的技术要求,在主任设计师李印山主持下,研制成功具有三级独立保险的触发延时引信,达到国际同类型导弹引信的技术水平。这种战斗部和引信经动态穿甲试验表明,战斗部威力和引信强度以及引信延迟时间都满足战术技术要求。     

结构参数对聚能射流侵彻性能的影响

聚能射流的侵彻能力主要由药型罩锥角角度(α)、药型罩厚度(β)、装药长径比(γ)以及装药外壳厚度(d)4个因素共同决定,为提高射流侵彻效能,对装药结构进行设计时,需要综合考虑各因素对侵彻效能的影响程度。对不同装药结构形成射流的过程进行数值模拟,取1.5倍炸高位置处的射流头部剩余速度以及射流有效长度作为评判射流侵彻能力的依据,对上述4个因素进行正交试验设计,研究各因素影响程度大小。开展射流侵彻靶板的试验,验证仿真方法的正确性。各因素对射流头部速度影响的主次顺序为：β>α>d>γ;对射流有效长度影响的主次顺序为：α>β>d>γ。研究结果可为聚能装药结构设计提供参考,可按各参数影响程度大小对装药结构进行设计。