从火药到火箭

“神五”上天,圆了中国人几千年的梦。说到“神五”不能不谈火箭,不能不提火药,而火药当然应该从中国说起。火药———催生热兵器的母体火药是中国古代“四大发明”之一。为什么叫“火药”?因为当初人们在研究“火药”时并不是用来爆炸的,从火药的三种成分“硝石、硫磺、木炭”来看,它们都是《神农本草经》中记载的用来治病的中上品药物,所以取名“火药”,意思是“若火的药”。教科书上记述“火药是我国宋代的发明”,其实,从研究火药到使用火工器的时期还可提前推算500年～1000年。秦朝时,就有不少炼丹家用硫磺、硝石等物炼丹,从由于火候掌…     

装药结构对破片初速影响特性

为了满足低附带战斗部的毁伤效果,将炸药与破片混合形成新型混合装药模式。在混合装药模式中,为了研究不同装药结构对破片初速的影响特性,设计了3种不同装药结构并进行数值模拟和试验;对比发现,数值模拟与试验结果规律吻合,破片的初速与装药结构有一定的关系。根据试验数据拟合了3种不同装药结构中破片最大速度曲线对比图,通过分析得出:不同装药结构中,炸药与破片分层越多,爆轰瞬间,相邻炸药所产生爆轰效果会发生叠加,爆轰波对破片的驱动效果会增强,则破片的初速也就越大。     

瞄准式战斗部瞄准策略研究

对不同的瞄准点,瞄准式战斗部对目标毁伤效果不同,为此提出了适用于瞄准式战斗部的瞄准策略,保证了对目标较高的毁伤概率和较好的毁伤效果,解决了起爆之前战斗部的定位问题。     

多功能战斗部药型罩结构参量研究

为研究药型罩结构对多功能弹威力性能的影响规律,在考虑高锥型药型罩的锥角2α、壁厚δ和内圆弧半径γ三个结构参量之间的交互作用以及战斗部破甲深度和破片速度2个威力指标的基础上,采用正交实验方法,依据正交表分别建立多功能战斗部侵彻45#钢靶的有限元模型,运用LS-DYNA软件数值模拟并采用加权评分法研究各结构参量对战斗部威力性能的综合影响。结果表明：30 mm多功能战斗部药型罩的最佳结构为“2α=85°、δ=0.6 mm、γ=2 mm”,此时战斗部破甲深度达84 mm,破片平均速度为601 m/s。研究结果可为增强微型多功能弹药威力以及正交实验方法在弹药结构研究中的应用提供借鉴和参考。     

弹丸旋转速度对侵彻运动靶板影响

以35 mm穿甲弹为研究对象,采用JC本构模型,利用ANSYS LS-DYNA动力学分析平台,对不同旋转速度下弹丸侵彻运动装甲钢板进行了模拟研究,从弹丸侵蚀和弹靶作用两方面分析了侵彻效应的相关规律。研究结果表明旋转速度对弹丸侵彻性能具有一定影响：靶板在超音速及亚音速运动条件下,弹丸旋转速度的提高对侵彻性能的影响呈现先提高后降低的趋势;而对于低速运动状态下的靶板,弹丸侵彻性能对弹丸的旋转速度敏感度较低,无相关影响趋势。该研究结果对于不同弹靶交汇条件下提高弹丸侵彻毁伤目标能力具有一定参考意义。     

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。     

同轴线圈电磁推进出口速度控制方案的仿真研究

为应对电枢出口速度需要进行灵活以及精确调节的场景,提出了一种使用异步式线圈推进器作为主加速装置,同步式线圈推进器在尾部作为调速器进行速度控制的联合调速方案。在ANSYS中建立了将调速器放置于单段异步式线圈推进器出口的二维仿真模型,针对调速器的实体设计,分别对异步式推进器最后一匝线圈与同步调速器线圈间距离和调速器线圈长度进行了仿真分析;使用该模型验证了改变脉冲电源初始电压能够控制调速器调速范围,以及改变开关触发时间能够控制调速器实现需求的电枢速度补偿,进一步给出控制回路的设计方案,为电磁线圈推进尾部电枢速度控制应用奠定了理论基础。     

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。     

光幕靶破片速度测量方法及误差分析

主要针对破片速度测量实际需求,建立了光幕靶测量数据处理方法和速度误差的传递模型.研究了着靶信号波形匹配技术和破片轨迹匹配技术,利用无偏估计给出了测时、测距等各测量参数的随机误差范围,再结合时间和距离的匹配误差,最终给出了破片速度测量的总误差.