两点串联装药爆炸区域增效效果分析

针对串联装药爆炸区域内出现区域增效现象,利用LS-DYNA有限元软件建立了两点装药爆炸的计算模型,针对不同装药间距、不同装药质量条件下两点装药爆炸冲击波的传播过程和相互作用进行了模拟研究,并对数值模拟结果的超压、冲量衰减规律进行了试验验证。分析了两点装药入射冲击波和反射冲击波超压值的相对大小,将冲击波有效作用区内的增效效果区划分成增效明显区、增效过渡区和增效不显区。分析了不同毁伤阈值条件下装药质量、装药间距对冲击波有效作用区区域面积的影响,确定了不同毁伤阈值下的最佳装药间距,得到了装药质量、最佳装药间距与毁伤阈值之间的关系。结果表明:在增效明显区内两点装药爆炸产生的入射波相互作用形成强反射波,强反射波与入射波叠加,超压显著提高,表现为两点装药反射波超压峰值整体高于单点装药入射波的超压峰值;在不同毁伤阈值条件下,随装药间距增加,有效作用区域面积会呈现先增后减的变化趋势,在明确装药质量、毁伤阈值的条件下,存在一个最佳装药间距对应着最大有效作用区域面积;获得了不同毁伤阈值的最佳装药间距工程计算模型,毁伤阈值和最佳装药间距与装药质量立方根的比值呈现多项式函数关系。

云爆超压对火箭车内有生力量毁伤评估研究

为探究云爆弹超压效应对火箭发射车内有生力量的打击效果,基于云爆弹地面威力场实验数据,利用AUTODYN软件计算、探究火箭发射车内的超压分布及规律。通过蒙特卡洛法以及超压杀伤准则,提出云爆超压对火箭发射车内有生力量的毁伤评估方法。结合爆炸相似律,建立相应的毁伤评估模型,分析弹目相对距离对毁伤效果的影响,并基于33 kg云爆弹实验数据进行验证。研究结果表明:火箭发射车内,当其余条件均一致时,跪姿平面车内超压高于坐姿平面,副驾驶区域超压高于主驾驶区域,火力控制室内超压一致。对于160、33 kg云爆弹,分别在28~36.35 m、11.35~15.46 m对车内人员的封锁率由1降为0。毁伤评估模型所得结果与实验分析误差小于2.5%,可供云爆弹的设计者借鉴。

落石冲击下背贴纤维布的棚洞板缓冲效果研究

为了减小落石灾害对山区构筑物造成的危害,考虑在钢筋混凝土棚洞板板底粘贴纤维加固材料,搭设了模拟落石冲击钢筋混凝土棚洞板的试验平台,通过对比混凝土板底粘贴碳纤维布、芳纶布和无措施三组试验的现象、加速度、支座反力等分析纤维加固材料的防护效果。试验结果表明:混凝土板底粘贴纤维加固材料,有效降低了冲击落锤加速度最大值,延长了冲击破坏力传播的时间,且有效地阻止了落锤冲击崩坏区的混凝土碎块飞溅;背贴碳纤维布的混凝土板抵抗破坏效果优于背贴芳纶布的。

末敏弹毫米波辐射计信号仿真研究

针对高动态、复杂目标背景条件下,末敏弹毫米波辐射计信号难以精确建模和仿真问题,提出了一种末敏弹毫米波辐射计信号仿真模型,并基于积分求解思想提出了划分法计算毫米波辐射计视场与目标的交汇面积,最后针对不同条件,包括多目标、水平风和伞的摆动对毫米波辐射计输出信号进行了仿真。仿真结果表明:所提方法可有效应对高动态、复杂目标背景条件下的毫米波辐射计信号的建模与仿真。研究成果可为末敏弹目标识别算法和敏感器性能提升提供参考。

重复爆炸载荷下聚脲涂覆储罐的动力损伤研究

立式圆筒型钢制储罐作为常见的储油设施,在遭受重复爆炸等强动载作用时,罐体易发生整体变形或局部破坏失效,进而产生难以估量的损失。为了改善这一现状,采用聚脲喷涂的快速加工方式提升现有钢制储罐的抗爆能力,并对喷涂过后的复合型储罐开展了抗爆实验。实验结果表明,重复爆炸载荷作用下,储罐在涂覆聚脲后,迎爆面内凹屈服面横向宽度和最大挠度值分别减小12.3%和12.5%,表明聚脲层有效吸收了部分爆轰产物的能量。利用LS-DYNA进行数值模拟对实验进行复现,将数值模拟结果与实验在内凹屈服面的形状与罐壁塌陷深度两个方面进行比对,宏观上验证了数值模拟的可靠性。进一步探究可知,聚脲涂层减缓和弥散了重复爆炸载荷的局部强冲击,削弱了冲击波对罐壁的局部冲击压缩能力,弱化了在罐壁和焊缝处的应力集中,从而防止部分罐壁进入塑性阶段并产生局部失效。此外,聚脲涂层还减少了重复爆炸载荷作用下储罐27.8%峰值动能,减弱了储罐整体的塌陷程度,保护了储罐结构的完整性。

近距空中支援作战对武器弹药的需求研究

近距空中支援作战在现代战争中的地位日益凸显,是各军种联合作战的基本战术。武器弹药是近距空中支援作战实施毁伤目标的核心环节。近距空中支援的实施对改变地面作战的战场态势具有重要作用。针对历次战争的作战效果及经验教训,分析了近距空中支援作战对武器弹药的应用情况,针对现代近距空中支援作战的需求,描述了武器弹药精确制导、低附带毁伤、智能协同打击的发展趋势,总结了武器弹药对近距空中支援作战的作用,为未来近距空中支援作战对武器弹药的选择提供了依据。

深钻地武器的发展及其侵彻

在高技术战争条件下 ,由于深钻地武器的发展 ,现有防护工程技术受到了严峻挑战。首先综述了国外深钻地弹的发展趋势 ,并总结了国外岩石侵彻理论与试验研究中具有代表性的研究成果 ,包括侵彻计算的经验公式、近似分析理论、数值模拟计算方法以及遮弹偏航措施。然后在此基础上对新形势下深钻地防护工程技术的发展趋势进行了分析 ,明确了当前防护研究的主要方向。

不同壳体装药爆炸威力的数值模拟及试验研究

为研究装药壳体材料对爆炸威力的影响,对不同壳体装药在空气和混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了数值模拟及试验研究。结果表明,在相同的装药情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D 6A钢壳体装药的高。因碳纤维复合材料壳体装药爆炸时不产生破片,所以对远距离目标不造成破坏,而D 6A钢壳体装药爆炸时产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应。从混凝土靶的爆炸破坏效应来看,碳纤维复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D 6A钢壳体装药好,更利于爆炸冲击波的传播。在同样装药的情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D 6A钢壳体装药。静爆试验证明了数值计算与试验结果相一致。

钨合金弹体超高速撞击混凝土靶成坑特性研究

为探究钨合金弹体超高速撞击混凝土靶的成坑直径和成坑体积随动能变化的规律,采用二级轻气炮开展了钨合金弹体以1.97～3.66km/s的速度撞击混凝土靶实验,利用CT图像诊断方法得到了实验后的成坑特性实验数据,并基于点源假设进行了超高速撞击条件下成坑特性的量纲归—化分析。结果表明:超高速撞击条件下靶板成坑为"弹坑+弹洞"型;成坑直径和成坑体积随动能增加而单调递增,通过量纲分析得到成坑直径3次方和成坑体积都与弹体动能近似成正比,拟合指数μ接近动能主导的指数2/3,说明成坑过程主要受动能影响.

大锥角药型罩聚能装药侵彻混凝土实验研究

采用脉冲X光照相及威力效应实验,对两种大锥角药型罩装药结构侵彻体的形成及它们对混凝土的侵彻能力进行了研究,获得了两种大锥角药型罩装药结构形成侵彻体的形状、头尾速度及它们对混凝土靶的侵彻参量,对比了半无限厚混凝土靶板及多层有限厚薄靶板对侵彻威力的影响。结果表明,在小炸高条件下,两种大锥角药型罩装药结构能够形成较理想的爆炸成型杆式侵彻体,在混凝土靶中形成孔深与孔径兼顾的孔道。

末修子母弹对机场跑道封锁概率的计算

在数值模拟法产生末修子弹落点的条件下,采用区域判定的方法对末修子母弹对机场跑道的封锁效能进行评估,并与像素仿真法的计算结果进行比较.仿真结果表明,该方法的数学模型可靠,计算速度快,对研究末修子母弹最优瞄准点以及对机场跑道的射击效能具有重要的参考价值.

扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化

为了提升掠飞末敏弹战术技术性能,将扭曲尾翼结构应用于弹箭气动布局,并在风洞实验基础上,结合计算流体力学、正交实验、逐步回归分析以及多目标遗传算法,对扭曲尾翼弹箭开展了以增旋、减阻为目标的气动外形多目标优化设计,最终给出了尾翼外形的Pareto优化方案。结果表明:采用扭曲尾翼结构有利于改善弹箭气动性能;所建立的气动参数代理模型,能对弹箭阻力系数和平衡转速进行准确预测,并得到了尾翼几何参数对其影响规律;基于多目标遗传算法最终得到的Pareto优化方案,达到了良好的增旋、减阻效果。该研究方法对扭曲尾翼弹箭气动优化设计具有参考意义。

S-S双翼末敏弹气动外形优化设计

为获得S-S型双翼末敏弹最佳尾翼气动外形,基于计算流体力学和正交试验方法,以S-S型末敏弹模型的气动参数为源数据,对尾翼弯折面积和弯折角两因素组合进行优化设计,得到了此类型末敏弹尾翼参数对气动特性影响的主次关系,并提出了满足最大阻力系数和最大极阻尼力矩系数的末敏弹尾翼结构。结果表明:优化所得气动结构比优化前模型阻力系数提高7.11%,极阻尼力矩系数提高15.77%。高塔自由飞行试验结果显示:优化所得气动外形末敏弹落速为30.0 m/s,转速为11.5 r/s,下落过程中落速和转速及扫描角保持稳定,满足稳态扫描的要求。

含能破片引爆带壳炸药过程的数值模拟

将引爆模拟战斗部等效为带铝壳炸药，设计了一种新型含能破片作为毁伤元，利用非线性有限元LS-DYNA软件对该含能破片侵彻、引爆带壳炸药的作用过程进行了数值模拟。用“升降法”得到了该“含能破片”对不同盖板厚度带壳炸药的引爆速度，同时与普通破片引爆同规格带壳炸药进行了对比，并进行了实验验证。结果表明，通过控制含能破片的撞击速度和含能物质的延迟起爆时间，可有效引爆盖板厚度为8～16mm的带铝壳炸药。

中心药量对燃料的抛散作用

通过燃料抛散过程的高速运动分析系统观测 ,分析燃料抛散物理过程的不同阶段 ,阐述了中心药对燃料的抛散作用。研究结果表明 ,燃料抛散过程可以分为加速运动阶段、减速运动阶段和湍流运动阶段。在一定范围内 ,燃料抛散的最终云雾半径与 FAE装置中心药量无关 ,它取决于燃料抛散的加速运动阶段和减速运动阶段。在这两个阶段中 ,燃料分散主要发生在径向。燃料分散的过程与中心药量密切相关。

高速弹丸侵彻靶板能力及影响因素的数值研究

为改进和提高穿甲弹的侵彻性能 ,给弹丸设计过程中的参数优化提供理论依据 ,利用非线性动力有限元分析程序 ,对高速弹丸侵彻均质靶板进行了数值模拟。通过对弹丸侵彻靶板各种影响因素的数值模拟以及对计算结果的分析表明 ,弹丸对靶板的侵彻能力不是取决于它的整体功能 ,而是当靶板参数和弹材固定时 ,可用弹丸初始横截面积比动能来标志。数值模拟结果与现有的经验公式符合很好。

低附带毁伤弹药爆炸威力的理论分析与试验研究

为适应现代反恐作战的需求,提出了一种新型低附带毁伤弹药,根据爆炸力学相关理论建立了杀伤元抛撒速度与复合材料外壳、装药三者之间的关系模型。通过静爆试验,利用压力传感器测试出3种不同装药爆炸后的超压曲线。结果表明,从压力曲线来看复合材料外壳装药与纯炸药、发泡塑料外壳装药爆炸产生的冲击波超压曲线不同,正压作用时间长。最后得出,与传统杀爆弹相比低附带毁伤弹的杀伤区域较小,而在较小的杀伤区域内杀伤效应更强。

刻槽式多爆炸成形弹丸对双层有限厚钢靶侵彻能力及后效研究

应用ANSYS/LS-DYNA软件研究了刻槽式多爆炸成形弹丸(MEFP)对双层有限厚钢靶侵彻能力及后效,得到了刻槽式MEFP战斗部对双层有限厚钢靶侵彻及后效的效果图。结果表明:装药长径比对弹丸成型后的形状影响较小,刻槽深度对弹丸成型后的形状影响显著;其他条件不变时,药型罩厚度增加使弹丸轴向速度减小,进而增加了药型罩侵彻时的侵蚀量,因此从侵彻深度角度考虑,药型罩厚度存在最优值;从整体看,刻槽深度较浅的战斗部后效较好。计算结果与试验结果基本一致。

壳体对燃料近区抛撒速度影响的数值模拟

应用AUTODYN软件对FAE装置燃料近区的抛撒进行了数值模拟,给出爆炸载荷下燃料抛撒的速度曲线,得到燃料抛撒的初始速度和最大速度,数值模拟与理论计算结果一致性较好。结果表明,在满足结构强度要求的前提下,外壳体材料的屈服强度和厚度越小,越有利于提高燃料的抛撒速度;内壳体材料的选取不仅要考虑材料的屈服强度,还要考虑材料的密度等因素。

伞-弹动力学及运动学在末敏弹目标识别中的应用

对于带有降落伞的灵巧弹来说,末敏器的目标识别算法是影响攻击精度的关键因素。利用伞-弹系统稳定下降阶段的9自由度动力学模型,分析了阵风小扰动作用下子弹姿态的运动特性;然后在末敏器的目标识别算法中融入了子弹姿态角的运动规律,用以消除子弹晃动所造成的目标识别误差。空投试验表明:融合了子弹运动学的目标识别算法有效可靠,可以提高灵巧子弹的命中精度。