紫铜爆炸成型弹丸等效弹丸侵彻规律研究

为了探究一种以紫铜作为药型罩材料的周向多线性爆炸成型弹丸侵彻毁伤规律,用25 mm口径火炮发射一种长径比为1∶5的紫铜EFP等效弹丸,分别从紫铜弹丸1000~1700 m/s的着靶速度和0°~70°的着靶角度两方面研究了其对Q235钢的侵彻毁伤规律,建立了紫铜杆式弹丸侵彻Q235钢靶的仿真模型,拟合出了实验所用紫铜的Johnson-Cook本构模型参数及断裂失效参数,并且利用侵彻试验结果对仿真模型的准确性进行验证。研究结果表明:该拉伸试验得到的Johnson-Cook本构模型参数及断裂失效参数能够较为准确地描述紫铜在侵彻过程中的断裂失效行为;在800~2000 m/s时,紫铜EFP模拟弹丸侵彻深度随侵彻速度的增加呈线性增加;弹丸着靶角为40°时,弹丸偏转角达到最大6.35°,弹丸着靶角在10°~30°之间时,弹丸侵彻深度能达到最大。该研究可为周向多线性紫铜爆炸成型弹丸战斗部的威力设计提供参考。

冰孔约束下弹丸倾斜入水空泡演化特性实验研究

为探究冰孔约束对弹丸入水空泡演化的影响规律,基于高速摄像技术开展不同冰孔直径下弹丸倾斜入水实验。通过对比分析无冰工况与冰孔约束下弹丸倾斜入水过程,将弹丸入水空泡演化过程分为空泡扩张、空泡表面闭合与空泡深闭合三个阶段进行研究,总结出冰孔约束对弹丸倾斜入水空泡演化特性的影响规律。研究结果表明:在空泡扩张阶段,空泡扩张受到冰孔约束,自由液面附近空泡左侧呈弯曲状,其原因一方面是因为入水点附近的液体向四周运动撞击冰板,消耗了部分用于空泡扩张的能量,另一方面是因为排开的液体撞击冰孔内壁边缘形成反射流,反射流方向与空泡扩张方向相反,进一步限制空泡的扩张;在冰孔直径较小工况下,受反射流冲击,空泡壁右侧出现褶皱,随着冰孔直径增加,空泡左侧轮廓线的弯曲程度逐渐减弱;在空泡表面闭合阶段,褶皱的空泡壁发生局部冲击溃灭,随着冰孔直径增加,反射流逐渐变细、强度逐渐减弱;在空泡深闭合阶段,在冰孔约束下反射流冲击空泡,使得空泡内外压力差变大,加速了空泡发生深闭合;在冰孔直径较小的工况下,局部冲击溃灭程度较大,与尾部脱落溃灭相融合,随着冰孔直径的增加,局部冲击溃灭、气泡簇及反射流相互独立,逐渐接近无冰工况。

中国环流三号多发破碎弹丸注入器初步工程设计

多发破碎弹丸系统是中国环流三号(HL-3)托卡马克装置开展破裂缓解实验研究的必备系统。依据HL-3装置的运行参数及物理需求开展了多发破碎弹丸注入器的初步工程设计。重点开展了弹丸基本参数的设计以及发射、破碎方式等选型,结合多发破碎弹丸注入器的系统设计及工艺布局,通过热力学分析对初步工程设计方案进行了确认。弹丸注入器的制备系统采用原位冷凝和气动加速的方式分别制备和发射共计三颗弹丸,弹丸尺寸分别为一颗Φ7 mm、两颗Φ5.5 mm,长径比为1.3,设计发射速度为200~300 m/s。

基于身管应变的小口径火炮弹丸速度测试方法

针对传统火炮弹丸速度测试方法中存在难以获取整条速度曲线、易受环境影响、体积庞大、成本较高、操作复杂等问题,提出了一种基于身管应变的小口径火炮弹丸速度测试方法。基于30 mm口径火炮设计了应变测试仪,实现身管外壁应变测试。根据厚壁圆筒理论计算得出火炮膛压曲线,通过弹底压力解算模型得出弹底压力曲线,与弹载存储测试方法得到的弹底压力曲线进行对比。结合弹丸运动方程得出弹丸速度曲线,采用四阶龙格库塔算法建立弹丸速度仿真模型,将应变测试、弹载存储测试得到的弹丸速度曲线与仿真曲线进行对比。结果表明:应变测试、弹载存储测试与仿真弹丸速度曲线趋势基本吻合,最大速度误差分别为1.1%和0.5%,验证了应变测试方法的可行性,为小口径火炮弹丸测速开辟了新途径。

身管内膛磨损对弹丸运动规律的影响研究

火炮发射过程中,高速运动的弹丸会对身管内膛产生磨损,从而导致身管内膛的结构发生改变,直接影响到弹丸的运动特性。针对火炮身管内膛磨损所导致的弹丸运动规律变化的问题,以某大口径火炮为对象,通过建立5种不同内膛损伤程度的身管有限元模型,利用ABAQUS/Explicit有限元软件及其VUAMP子程序,将内弹道方程组与有限元模型进行耦合求解。研究结果表明:随着径向磨损量的增加,弹丸的挤进过程加速,弹丸挤进过程的行程和时间变长,弹丸挤进结束时的速度变大,主要弹道性能如初速和膛压逐渐减小。此研究为深入了解内膛损伤对弹道性能变化规律的影响提供了有益参考,为提高火炮性能及延长其使用寿命提供了有力支持。

基于COMSOL的电磁发射一体化弹丸动力学分析

为了实现高效、精确的电磁发射一体化弹丸效果,深入理解一体化弹丸在电磁场中的动态响应和运动特性,通过采用基于COMSOL的电磁场仿真模拟方法,结合理论推导和数值计算,对电磁发射一体化弹丸的动力学行为进行了系统的研究。建立了有限元模型,对弹丸在电磁场中的受力情况进行了描述和分析;利用COMSOL软件进行仿真,得到了弹丸在电磁发射过程中的速度和位置等关键参数;并得到相关的磁场特性。通过对仿真结果进行分析,深入了解弹丸在电磁场中的运动轨迹和磁场特性,进一步揭示其运动特性和响应机制,为电磁发射技术的进一步发展提供重要的参考和指导。

直型密闭式静脉留置针在99mTc-DTPA肾动态显像弹丸式注射中的应用

本研究旨在探讨直型密闭式静脉留置针在99mTc-DTPA肾动态显像弹丸式注射中的实际应用效果。方法 实验选取了4组共计160名患者,每组40人,分别为NA组(正常白蛋白尿组)、MA组(微量白蛋白尿组)、MAA组(大量白蛋白尿组)和对照组。前三组均使用直型密闭式静脉留置针进行99mTc-DTPA肾动态显像弹丸式注射,而对照组则采用其他方式。通过临床观察,记录并分析了各组在病程、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、糖化血红蛋白(HbAlc)以及肾功能等方面的数据。统计学的力量再次体现在病程、收缩压、舒张压、糖化血红蛋白以及肾功能这些关键指标上,均存在显著差异。使用这款直型密封式静脉留置针的三个实验组(NA群、MA群和MAA群)都有一个共同点,那就是病程普遍要比对照组要长,再加上它们的收缩压和舒张压也都比对照组高出许多。尤以病程长久的MAA群来说,这个差异就更是明显。这些数据为直型密封式静脉留置针在99mTc-DTPA肾功能扫描中的颗粒式注射的应用及其患者病程和血压的隐性影响提供了有力的支持。直型密闭式静脉留置针在99mTc-DTPA肾动态显像弹丸式注射的使用,成效卓著。HbAlc值的增长,对病情加重的程度有所揭示。当涉及肾功能判断,比较了Serum Creatinine、GFR、肾功能曲线峰时还有HbAlc等多项因素,结果 显示出各组间有着明显异样。这强化了直型密闭式静脉留置针在肾功能改善上的重要影响。结论 这种针剂不只可有效改进病人的病程、血压及血糖状况,更对肾功能产生了正面影响,方法 带来新的可能。

液压管路海绵弹丸清洗工艺研究与验证

液压管路的清洁度极大制约着整个液压系统的油液污染度,传统的管路液压油洗方式存在效率低、污染大且对管接头有损伤等问题。将海绵弹丸清洗技术作为替代工艺技术,通过进行弹丸发射压力试验、弹丸类型配比试验、清洗次数试验及验证,形成用于航天装备液压管路海绵弹丸清洗的工艺方法,实现了航天装备液压管路的高效率、低成本、绿色清洗。

电磁驱动高速弹丸成型模式与影响因素

为了研究电磁驱动药型罩形成高速成型弹丸的可行性及弹丸成型特性,基于CQ-7脉冲功率装置,开展了电磁驱动线性药型罩形成弹丸技术实验。结合激光多普勒测速技术,实现了电磁驱动药型罩形成弹丸的速度测量和侵彻铝靶验证。同时,基于流体动力学软件和相应电磁仿真模块,建立了电磁驱动弹丸成型的物理模型和数值模拟方法,模拟了弹丸成型和侵彻铝靶的动力学过程,利用实验结果验证了数值模拟方法的可靠性。在此基础上,研究了等壁厚球缺型药型罩的结构参数以及加载能量对弹丸成型参数的影响规律。结果表明:外曲率半径对弹丸的头部速度影响较小,而头部速度会随壁厚的减小和加载能量的增大显著增加;弹丸的长径比随外曲率半径和壁厚的减小、加载能量的增大呈逐渐增加的趋势。最后,利用数值模拟方法预测并验证了利用电磁驱动技术获得高速度和大质量成型弹丸的可行性。

活性弹丸超高速撞击蜂窝夹芯板双层结构的损伤特性

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化过程,分析了蜂窝板的穿孔特性和结构内部各组件的损伤特征;数值模拟了撞击过程,分析了活性弹丸的超高速侵爆效应,获得了碎片云的膨胀运动规律,揭示了活性弹丸冲击-爆轰耦合效应对靶板的损伤机理。结果表明:活性弹丸在蜂窝板上形成较小的入射孔和较大的出射孔,出射孔直径随着撞击速度的提高而增大;蜂窝夹芯板入射孔、出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着活性弹体质量的增加而增大,入射孔直径不受蜂窝板厚度和蜂窝芯胞格直径的影响,出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着蜂窝板厚度的增大先增大后减小,随着蜂窝芯胞格直径的增大而增大;活性弹产生具有较高膨胀速度的高温碎片云,其膨胀速度随着撞击速度的提高而提高。活性弹的冲击-爆轰耦合效应增大了结构内部组件的毁伤面积。在2~6 km/s速度范围内,活性弹在蜂窝板上形成的出射孔直径约为铝合金弹的1.3~1.8倍,碎片云的膨胀速度是铝合金弹的1.8~3.2倍。相较于铝合金弹丸,活性弹丸增大了蜂窝夹芯板双层结构内部和后板的毁伤面积,提高了毁伤效能。

爆炸成型弹丸侵彻不同材料靶板后效破片特性试验研究

为研究靶板材料性能对爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)侵彻靶后破片特性的影响,开展EFP侵彻不同材料靶板(Q235钢、45号钢、装甲钢、2A12铝)后效破片特性试验,采用X光摄影方法观测靶后破片云形态及膨胀尺寸,通过布置多层纤维板获得破片散布特性,并对靶后破片进行回收。研究结果表明:在靶板密度一定的情况下,靶板强度主要影响破片云轴向膨胀能力,对径向膨胀能力影响很小;靶后破片环形毁伤区的飞散角位于20°~25°范围内差别不大,但是靶板背面出口崩落会造成靶后破片飞散角出现极大值,随着钢靶强度的增大,靶后破片径向散布增强,破片总数减小,但是大质量段钢破片数量增多;不同强度钢靶产生的钢破片平均尺寸满足Kipp等提出的基于材料流动应力的碎片尺寸模型。

圆膛低转速弹丸旋转速度测试方法研究

外轨不偏置的圆膛电磁轨道发射装置中,由于电磁力分布不均造成了弹丸低转速旋转,该现象对电磁轨道发射装置的轨道寿命和射击精度影响较大,针对外弹道姿态不稳定的低转速弹丸,采用常规火炮的弹丸转速测试方法会导致转速测试误差较大,不能满足测试精度要求。基于单目或双目视觉系统,研究了低转速模拟弹的测试原理和方法,进行测试误差分析,并进行了试验测试。结果表明,该测试方法能够完成短距离、弹丸低转速的高精度测试,测试结果准确可靠,该转速的定量测试可对发射装置结构优化和弹药系统研制提供参考。

形成串联爆炸成型弹丸的组合药型罩结构参数研究

为了提高聚能战斗部对水中目标的毁伤威力,提出形成串联爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)的组合药型罩战斗部结构。利用平板抛掷和圆筒压垮公式建立组合药型罩EFP速度分析模型,并使用AUTODYN-2D软件对EFP成型和入水毁伤过程进行数值模拟,研究组合药型罩结构参数对串联EFP成型的影响,证明其在水中高效的侵彻性能。研究结果表明:理论与数值模拟计算得到的EFP速度基本吻合,最大误差不超过10%;组合药型罩分离形成串联EFP是由于内外罩不同的材料和结构组合使罩微元从接触面处开始形成较大的速度差所引起的;随着内罩直径的增大,内外罩形成的EFP速度同时减小,长径比分别增大与减小;单独增大内外罩外曲率半径与罩顶壁厚,对应罩成型的EFP性能变化规律和单一药型罩相同,但另一罩成型EFP的长径比均减小或分别减小与增大,速度变化幅度较小;组合药型罩串联EFP侵彻4倍装药直径的水后,动能衰减率较双层药型罩降低21.55%,剩余速度提高5.77%,且随着侵彻距离的增加该差距进一步扩大。

弹丸侵彻混凝土目标的热固耦合数值分析

针对侵彻过程中侵彻深度计算不精准的问题,以弹靶模型为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立弹靶模型,对35CrMnSi弹丸侵彻C30混凝土靶的侵彻深度进行了计算。以侵彻速度和角度为初始变量设置了33组不同工况,进行了侵彻过程的热固耦合数值分析。提取了弹丸温度场、侵彻深度、侵彻速度衰减等数据进行了深入分析,得出了弹丸侵彻过程中温度升高与侵彻深度之间的关系。结果表明:1)垂直侵彻时,随着侵彻速度的增大,弹头侵蚀加剧,温度变化更显著;2)非垂直侵彻时,温度升高极值点由弹头中心转移至弹丸侧身,弹丸着角增大,温度升高加快,侵彻深度减小;3)侵彻结束时,弹丸温度与侵彻深度成相关比例,相同侵彻角度工况中比例相同。对弹丸侵彻过程中温度场进行分析可提高侵彻深度预测模型的准确性,研究结果可为侵彻引信测试提供参考。

某大口径火炮不同坡膛锥角弹丸挤进过程

为对某大口径火炮不同坡膛锥角时弹丸挤进过程进行对比分析,通过光滑粒子流体动力学法仿真某装药条件下弹带挤进过程。仿真得到挤进阻力和导转力矩,分析产生力矩波动的原因,并提出减轻力矩波动、缓解膛线受力的改进措施。结果表明,该研究能为坡膛锥角对弹带刻槽影响的研究提供参考。

延迟焦化装置弹丸焦形成原因分析和预判体系的建立

针对中国石化扬子石油化工有限公司二套延迟焦化装置(以下简称扬子石化二套焦化装置)出现的弹丸焦问题进行了系统的原因分析。通过对装置运行状况的深入分析,并结合大量历史数据的研究,揭示了弹丸焦的形成机理。结果表明:渣油在加热炉出口至进焦炭塔过程中的温差变化情况能够指示该段管线中渣油裂解与缩合反应的剧烈程度。利用温差变化趋势的分析,可以预测并及时调整操作参数,从而有效预防弹丸焦的产生。

多弹丸协同冲击下柱壳装药响应特性数值模拟及试验

为探究多弹目交汇条件下多爆炸成形弹丸(Multiple Explosively Formed Projectiles, MEFP)协同冲击柱壳装药响应特性,在冲击起爆试验基础上,采用理论计算和数值仿真相结合的方式,开展不同密集度MEFP群束协同冲击柱壳装药的响应特性分析研究。实验结果表明:MEFP群束密集度λ及柱壳壁厚h均会对响应特性产生影响;当λ相同时起爆用时t随h增大而同步增加,3种壁厚起爆用时分别增大2.00、2.50、1.88倍,当λ为8和5.33时,起爆用时t随h呈线性增长规律;当h相同时起爆用时t随λ减小同步增加,4种密集度MEFP群束起爆用时分别增大2.66、3.60、3.25、2.50倍,且当柱壳壁厚h为13 mm时起爆用时t随λ同样呈线性变化规律。MEFP群束对柱壳装药的协同增强作用在h为13 mm时发生分化,当λ为16和8时,MEFP群束对目标的冲击起爆用时均早于任意单EFP作用,最多分别提前约41.22%、8.61%,协同增强作用明显;当λ为4时,MEFP群束对柱壳装药起爆能力逐渐与单EFP趋同,协同增强作用减弱。

某舰炮破片弹丸对反舰导弹毁伤的数值模拟

为研究舰炮破片弹丸对空中运动反舰导弹的毁伤规律,采用有限元软件建立破片弹丸毁伤反舰导弹的数值模型,在动态爆轰过程分析弹丸速度对破片生成规律的影响,在毁伤过程探讨破片群冲击反舰导弹的特征。结果表明,与静态爆轰相比,动态爆轰破片呈喷射状散布;随着弹丸速度的衰减,生成破片的速度明显下降,但破片群受炸药驱动的速度增量却逐渐增大;同时,不同速度弹丸的破片速度曲线均呈快速上升至波动上升至趋于稳定的趋势,但快速上升段受弹丸速度的影响不同;破片群的毁伤形式主要有贯穿、侵彻随行、切割跳飞以及未相遇4种情况,在1/4弹丸中,贯穿破片占比5.5%,有效破片占比38%。

基于弹丸定位精度分析的传感器布局优化方法

能否快速准确地对超声速弹丸在靶面上的弹着点进行定位,是影响智能报靶系统性能的核心因素。在通过建立弹丸入射模型获取弹丸入射点的过程中,传感器的布局形式对弹丸入射精度的求解至关重要。针对如何选取最佳的传感器布局方法,该文提出使用几何精度因子(GDOP)精度分析与优化算法相结合的弹丸入射精度分析方法,通过计算高精度下弹丸入射精度等号线的面积,在特定范围内寻找最佳的传感器布局形式。基于弹丸入射精度分析法进行多组理论可行性仿真实验,实际情况下进行有限入射范围仿真实验及拓展实验等,最后得出基于高精度弹丸入射定位中传感器布局的基本规律。通过多组实验验证可得,该文提出的弹丸定位精度分析法可有效地选取高精度的传感器布局方式,且最优的传感器布局均符合高精度传感器布局的基本规律。

超高速撞击薄板的球形弹丸临界破碎速度分析

超高速撞击薄板的球形弹丸的临界破碎速度目前主要通过实验和数值模拟确定。文章提出一种求解弹丸临界破碎速度的理论思路:根据临界破碎前/后弹丸尾部特征点速度不同的特性,分别建立描述弹丸尾部特征点在临界破碎前/后速度的理论模型;基于两速度模型相等的临界条件,理论求解不同弹靶厚径比下弹丸的临界破碎速度,并与Piekutowski实验及经验曲线相关数据进行比较;进一步用FE-SPH自适应耦合方法数值模拟铝球超高速撞击铝板过程,对弹丸临界破碎速度理论模型预测值两侧的工况进行数值模拟验证。分析结果表明:理论模型预测值与实验和数值模拟结果吻合良好。该理论研究成果还可推广至不同材质弹/靶的球形弹丸超高速撞击薄板情形,对指导Whipple防护结构的设计具有重要意义。