基于MATLAB的导弹毁伤效能数值计算效率优化方法

为解决蒙特卡洛仿真法评估导弹毁伤效能计算时间长、效率低的问题,研究了一种基于MATLAB的导弹毁伤效能仿真计算效率优化方法。在建立一体化目标易损性模型和战斗部威力场模型的基础上,应用包围球相交检测法实现破片射击线与目标部件相交的快速检测,并建立了交点求解优化算法;基于MATLAB编制了导弹毁伤效能快速数值计算程序。实例结果表明:与常规线面相交求解算法相比,优化方法的计算效率提高了约16倍。

PBT/A3基RDX含铝炸药爆炸能量特性研究

为掌握PBT/A3粘结剂体系对含铝炸药爆炸能量的影响特性,以PBT/A3粘结剂体系为研究对象,复合RDX和Al粉设计PBT/A3基RDX含铝炸药配方。测试炸药复合体系密度、爆速、爆热等性能,并与相同条件HTPB基RDX含铝炸药进行对比,探讨PBT/A3粘结剂对炸药密度及爆炸本征能量爆速和爆热影响;开展PBT/A3基含铝炸药冲击波超压性能测试,对其近/远场冲击波能量释放特性进行分析和讨论。研究结果表明:较于HTPB基RDX含铝炸药,PBT/A3粘结剂对复合体系装药密度提升9.1%,爆速和爆热分别提升1.45%和11.47%,能量密度提升较为明显;PBT/A3基炸药近场超压当量为1.6倍,远场超压当量为1.69倍,PBT/A3含能粘结剂体系的引入改善了复合体系氧平衡,有利于Al粉充分燃烧提高其远场能量释放。

基于杀伤面积的杀爆战斗部总体参数优化

为了寻求合理匹配的战斗部各项总体参数,基于杀伤面积对杀爆战斗部的总体参数进行优化。建立相关数学模型,以动态杀伤面积作为优化战斗部其他参数的目标函数,确定目标函数、设计变量和约束条件,采用网格法计算满足约束条件的目标函数值,应用Matlab编制优化计算程序,获得各个设计变量对杀伤面积的影响规律。计算结果表明:优化的总体参数组合可有效提高杀爆战斗部的杀伤面积。该方法可为杀爆战斗部指标确立和方案设计提供参考。

目标易损性一体化建模

针对目标易损性建模环节繁多、建模方法不统一,提出了一种“目标毁伤虚拟模型”的一体化目标易损性描述及建模方法。该方法将相应的毁伤律模型赋予目标部件,采用统一的模型文件对目标易损性进行表征和存储,应用计算机技术对目标进行易损性建模,实现了对目标的高精度描述并客观反映部件的毁伤律关系,一体化模型减少了建模环节,提高了目标易损性建模精度,可用于目标毁伤分析及武器毁伤效能评估。

含铝炸药对全预制破片加速能力试验

为了比较不同铝粉含量的含铝炸药对全预制破片的加速能力,利用特殊设计的标准试验弹进行地面静爆试验,通过高速摄影测试了全预制破片的速度,并对试验结果进行了比较和分析;结果表明:在等口径薄壁铝合金壳体装药条件下,4种炸药配方中铝粉含量为20%时全预制破片获得的初速最高,对破片的加速能力最强;与不含铝粉的PBX高爆速炸药相比,铝粉含量为20%时的破片速度和破片穿甲率均有明显提高,说明适量的添加铝粉可提高炸药对全预制破片的加速能力。

基于爆炸冲击波的战斗部炸点位置预测

为解决侵彻战斗部在建筑物等目标内部爆炸后的爆炸位置难以测定的问题,提出一种基于爆炸冲击波超压测试数据的炸点预测方法。基于爆炸冲击波传播速度与冲击波超压衰减规律,构建冲击波到达时间与传播距离的数学模型,将超定非线性方程组的最小二乘解转换为无约束多元非线性函数的极值求解,应用MATLAB软件的fminsearch函数计算获取炸点坐标,并应用实爆试验数据对比分析计算结果与实测结果。结果表明:该方法具有可行性,用于末端动态速度小于476.42 m/s,战斗部炸点预测的偏差在1.5 m以内。

基于Matlab的破片战斗部快速设计

针对快速进行破片战斗部方案设计的需求,基于Matlab平台开展破片战斗部快速设计。依据破片战斗部结构特征及威力参数模型,选取破片战斗部的6个基本特征进行战斗部方案结构描述,建立破片战斗部快速设计系统,应用工程模型进行破片战斗部威力参数计算和分析,实现对破片战斗部设计方案的快速评价和优化。结果表明,该设计系统可应用于破片战斗部快速设计和威力分析。

基于物理杀伤面积的杀爆战斗部最佳炸高计算模型

为解决地面目标的多样性和随机性导致平均效率面积难以准确计算的问题,提出基于物理杀伤面积的杀爆战斗部杀伤威力评定方法,并以此作为确定杀爆战斗部最佳炸高的依据。由给定的末端弹道参数及杀爆战斗部破片参数,建立物理杀伤面积的计算模型,编制计算程序并以物理杀伤面积最大作为确定炸高的条件。计算结果表明:导弹落速及导弹落角对杀爆战斗部最佳炸高均有较大影响。该方法可作为杀爆战斗部最佳炸高确立以及破片参数优化的依据。

基于BP神经网络的破片聚焦曲线优化

为解决战斗部预制破片的飞散方向控制这个复杂的非线性问题,基于大量试验和仿真数据,应用BP神经网络技术对破片飞散方向修正设计量进行预测,建立破片聚焦曲线优化设计系统,可对传统解析模型设计的破片聚焦曲线进行自动优化。试验结果表明:优化后的聚焦曲线具有较高的破片聚焦效率,可有效减少破片聚焦曲线迭代的试验次数。

含铝炸药装药杀爆战斗部爆炸威力评估

为科学评价含铝炸药装药杀爆战斗部爆炸后的能量释放与转换效率,提出含铝炸药爆炸威力的等装药体积和等装药质量评估方法。以破片加速能力、冲击波超压和比冲量为评价参量,采用等装药体积评估法和等装药质量评估法,对铝粉含量0%〜25%的含铝炸药标准试验弹试验结果进行分析与评估。结果表明:铝粉含量对爆炸威力有重要影响,密度效应是等装药体积评估结果增大的主要原因,该方法具有一定的工程应用价值。

基于射击线技术的杀爆战斗部杀伤面积计算

针对杀伤面积进行计算时,通常借助统计学原理建立破片的空间分布规律,并向目标方向投影,从而得到破片密度和杀伤面积,提出了采用射击线技术描述全部破片的飞行轨迹参数和威力参数,完成杀伤面积的计算;基于杀爆战斗部破片飞散参数,建立了破片弹道射击线模型;对杀爆战斗部的杀伤面积进行了计算,得到了杀伤面积与导弹落速、落角、炸高之间的变化关系;计算结果表明:在一定的落角和炸高时,随着导弹落速的增加,破片杀伤面积增大;一定的落速和炸高时,随着落角的增加,破片杀伤面积也增大;在设定落速为500 m/s时,计算落角分别为20°、40°、60°、80°、90°均存在一个使杀伤面积最大的炸高,由此可确定杀爆战斗部的最佳炸高。

格尼公式对含铝炸药驱动破片速度的估算分析

针对格尼公式及其修正公式是否可用于对装填不同类型炸药战斗部破片速度进行估算的问题,设计了一种装填C_(a)H_(b)N_(c)O_(d)炸药和C_(a)H_(b)N_(c)O_(d)Al_(e)炸药的试验弹。通过静止爆炸试验,获得了装填不同类型炸药的战斗部破片速度,并与格尼公式及其修正公式的计算值进行对比。研究表明,装药为C_(a)H_(b)N_(c)O_(d)炸药,单纯的格尼公式计算结果比试验值高约27%,在引入冲量方程后的修正公式计算准确度较高。装药为C_(a)H_(b)N_(c)O_(d)Al_(e)炸药,格尼公式及其修正公式计算值与试验值相差较大,且在铝粉含量为13%~19%时破片速度基本无变化,若在格尼公式及其修正公式中引入表示C_(a)H_(b)N_(c)O_(d)Al_(e)炸药中铝粉参与反应对破片速度的贡献程度的变量λ后,可用于估算装填C_(a)H_(b)N_(c)O_(d)Al_(e)炸药的战斗部破片速度。

铝金属放热对破片加载能力影响试验研究

为提高炸药爆轰对金属破片的做功能力,对铝粉释放热对金属破片加载能力的影响进行探讨。以浇注HMX基PBX炸药为研究对象,通过对不同铝粉含量的炸药配方和试验弹的设计,参照GJB772A-1997方法,测试不同铝粉含量爆热,对战斗部破壳作用特点及金属破片加载作用过程进行分析,并对其金属破片加载能力进行评估。研究结果表明,铝金属放热做功和加载时间的匹配性是影响其破片加载能力的重要原因。

含铝炸药爆热性能与破片加载特性关系探讨及验证

以浇注HMX基含铝炸药为研究对象,构建炸药爆轰加载假设模型。探讨爆热与破片速度的关系,并使用不同粒径设计了不同铝含量的炸药配方,测试了炸药爆速和爆热及其对全预制破片速度和穿甲率的影响。试验结果表明:随着铝氧比和爆热的增加,破片速度和穿甲率呈现先升后降的趋势,当铝氧比和爆热分别为0.35和6200 kJ/kg时,其破片速度和穿甲率分别为1890 m/s和89%,破片加载能力达到最大,验证了含铝炸药爆热与破片加载特性存在数学极值关系,工程上存在最佳匹配点。