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.     

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.     

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.     

弹药长期贮存后发射药剩余能量的计算

对弹药在长期贮存过程中其发射药剩余能量的变化情况进行了研究。首先建立了箱装弹药中发射药放热规律的数学模型 ,然后利用数值模拟的方法计算了其在贮存过程中的剩余能量 ,最后对计算结果进行了分析与讨论     

高超声速飞行器前缘流-热-固一体化计算

针对高超声速流动气动加热与结构传热的复杂耦合问题,探索和研究基于有限体积法的高超声速流-热-固一体化求解方法,将流场与结构温度场进行统一建模与数值模拟。该方法避开了传统气动加热和结构传热耦合求解方法在时间域内进行流场与结构温度场耦合交替迭代计算所带来的大量数据交换与计算,将流场与结构温度场作为一个物理场,采用统一的控制方程进行求解。采用典型高超声速绕流二维圆管稳态或非稳态流-热-固耦合算例对该一体化方法进行验证,稳态时圆管驻点温度最高达到648 K,非稳态时的热流密度和结构温度与参考文献和实验值吻合较好,由此证明了该方法的可靠性和正确性。与耦合计算方法的对比分析结果表明:该一体化求解方法所得计算结果更接近实验值,并且计算量和网格依赖性都相对较小,具有更好的稳定性和计算精度,能为高超声速飞行器一体化热防护设计提供有效的理论和技术支撑。     

发动机隔热缸套热强度有限元分析

针对低散热发动机存在的热负荷状况,分析了非稳态导热有限元计算的特点:运用经验公式求出了发动机燃烧室部件燃气侧的传热边界条件;运用有限元法对隔热部件进行了热强度分析。计算结果表明:热负荷和热应力增大是造成隔热件可靠性降低的主要因素之一。     

稳态法测量热系数的计算方法改进研究

不良导体热系数测量普遍采用的是稳态法,但表面散热率的间接测量和样品侧面散热与漏热给测量带来一定误差,使得热系数实际测量值略微偏大。介绍了新的实验装置和实验数值计算方法,并且分析研究了样品边缘（侧面）热损失的物理模型,提出了新的数学模型和数据处理方法,纠正了这些偏差,与实验吻合较好。     

含卤电线电缆热解卤酸气体逸出规律研究

利用热分析手段和卤酸气体选出装置对含卤电线电缆热解时的卤酸气体逸出规律进行了研究。结果表明,含卤电缆在热解过程中卤酸气体的选出量受温度的影响显著。铜芯、铝芯对电线绝缘层热解有影响。含铜芯或铝芯线料热解时的卤酸气体逸出量比电线净绝缘层的少。随着氧含量的增加,卤酸气体逸出量几乎成线性增加。     

电子设备散热器的数值模拟研究

用Icepak软件对电子设备散热器进行了数值模拟,数值模拟得到的结果显示电子设备的散热效果与热管的管径、数量以及发热功率方面存在着密切的关系,为电子设备散热器的进一步优化设计提供了参考依据。