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。

多模毁伤元形成与侵彻效应的数值模拟

研究改变起爆方式使Octol炸药和球缺紫铜药型罩的柱锥型战斗部形成爆炸成型弹丸和杆式侵彻体两种毁伤元,采用AUTODYN-2 D软件对点起爆和环形起爆方式下毁伤元形成与侵彻装甲钢靶进行数值模拟,分析起爆位置对毁伤元成形和侵彻能力的影响.数值模拟结果表明,相同战斗部结构在5Dk(Dk为装药直径)炸高下,理想环形起爆半径条件下形成的杆式侵彻体对装甲钢的侵彻深度约为爆炸成型弹丸侵彻深度的2倍.

切割网栅作用下EFP形成多破片的数值分析

为了研究可选择作用／双模式战斗部的作用机理，分析了一种在药型罩前适当位置安装一个可抛掷的十字形切割网栅的装药结构，针对该结构建立了有限元计算模型，利用LS-DYNA3D动力有限元程序，采用Lagrangian方法，对药型罩经过切割网栅形成多个破片及其侵彻靶板的过程进行了数值模拟，模拟结果与试验结果吻合得较好．研究表明，该装药结构能形成5片具有一定质量和方向性、速度达到1500-1800m／s的破片，产生的破片能够穿透48m处的6mm的45^#钢板，可以用来打击直升机等轻型装甲目标．

EFP侵彻爆炸反应装甲过程研究

为了提高串联战斗部侵彻爆炸反应装甲的能力,消除爆炸反应装甲对主射流的影响,对串联战斗部前级爆炸成型弹丸(EFP)侵彻爆炸反应装甲进行了数值模拟和试验研究。建立了前级EFP装药从起爆、成型到侵彻爆炸反应装甲全过程的有限元模型,采用二维轴对称拉格朗日算法计算得到了EFP侵彻爆炸反应装甲各板的速度、直(孔)径和PBX9504炸药板内的冲击压力,得出了EFP对爆炸反应装甲穿而不爆的结论。通过EFP实弹侵彻爆炸反应装甲实验,证实了串联战斗部前级EFP对爆炸反应装甲穿而不爆的过程。

爆炸成形弹药型罩材料的现状和趋势

综述了高密度爆炸成形弹药型罩材料的发展现状和趋势,对爆炸成形弹丸技术进行药型罩材料发展状况分析。国内外为了提高爆炸成形弹的侵彻威力,特别是结合对铁、铜、钽、铀、钼、银等药型罩材料在爆炸成形弹上的研究及应用进行综合分析,综合考虑设计药型罩时的罩材成本、材料、炸药爆速及结构的匹配关系,通过各类药型罩材料装备于武器在战场上的应用,对其材料特性及在爆炸成形弹上的应用进行分析。

一种新型聚能战斗部的实验研究

本文根据能量利用的观点提出了一种新型聚能战斗部装药结构,指出开展其研究的重要价值;并对其射流与弹丸的成型过程和破甲机理进行了理论分析,在此基础上进行了系统的静破甲实验,并对该战斗部装药结构的一些关键结构参数(例如空孔孔径、炸高、小锥角聚能罩底面直径和锥角角度)和大、小锥角聚能罩材料之间的匹配关系对静破甲效果的影响进行了系统的分析研究。实验结果表明:在各自最佳炸高条件下,该新型聚能装药结构比普通EFP装药结构,在保持相当穿孔孔径、同等装药和壳体约束条件下,可以提高穿深达50%左右。进一步深化了聚能效应的内涵和丰富了打击目标的手段。

一种新型聚能破甲战斗部及其发展趋势探讨

针对当前以单罩聚能效应为主的聚能破甲战斗部 ,提出一种新型多罩复合聚能装药结构 ,探讨了其成型机理和联合破甲原理 ,系统研究了主要装药结构参数对破甲效果的影响。实验结果表明 ,该聚能装药结构比EFP装药结构 ,在保持穿孔孔径相当和同等装药条件下 ,可以提高穿深 5 0 %左右。在此基础上 ,进一步提出反反应装甲目标新型聚能装药结构 ,深化了聚能效应的内涵 ,丰富了打击目标的手段。

结构参数对EFP成型影响的数值模拟

应用AUTODYN-2D软件对带有铝外壳的爆炸成型弹丸(EFP)形成过程进行数值模拟。研究了壳体厚度、药型罩曲率等因素对EFP成形的影响规律,得出形成理想EFP外形的各结构参数之间的关系。并对比分析了铝壳和钢壳形成理想EFP的条件差异。研究结果可应用于轻型壳体的EFP战斗部结构设计。

周向MEFP成型规律数值分析

为研究周向MEFP的成型规律,针对周向MEFP结构设计了仿真模型,应用AUTODYN软件,从药型罩参数和战斗部结构参数两个方面进行数值模拟。结果表明:调整药型罩口径和曲率半径对EFP成型速度影响不大,但药型罩厚度的增大会使EFP成型速度明显减慢;药型罩的曲率半径和厚度对EFP的长径比影响明显。增厚周向MEFP战斗部壳体或使用高能炸药会使EFP的成型速度及长径比都增大。

药型罩材料技术发展现状和趋势

综述了破甲弹药型罩材料的发展现状和趋势,分别对空心装药破甲弹锥形罩技术和爆炸成形弹丸技术进行了药型罩材料发展状况分析,根据药型罩材料特性分析其在破甲弹上的应用趋势。

网栅切割式多爆炸成型弹丸战斗部正交优化设计

为了评估网栅因素对MEFP命中概率的综合影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用Lagrangian方法,对网栅切割药型罩形成MEFP的全过程进行了数值模拟。分析了网栅与药型罩的间距、网栅材料和网栅宽度三种因素对MEFP发散角的影响规律。在此基础上以MEFP发散角为命中概率和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对三种因素对MEFP发散角影响的主次关系进行了分析研究。结果表明网栅宽度是MEFP发散角的主要影响因素,并得到了影响MEFP发散角的三种因素各水平的最优组合。

整体多枚爆炸成型弹丸战斗部试验研究及数值模拟

为提高爆炸成型弹丸(EFP)的命中概率和炸药装药利用率,通过在药型罩上预制沟槽和开孔的办法,设计了一种新型整体多枚爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部。靶场静爆试验和数值模拟表明,这种MEFP战斗部能够产生预期的3枚成型弹丸。每枚成型弹丸均可穿透两层15 mm厚叠放的25SiMnMo装甲板,试验靶板上弹孔呈等边三角形分布,有效地提高了命中概率。这种MEFP战斗部对靶板总的穿透毁伤面积较结构相似的单枚EFP提高3倍以上。

一种新型聚能破甲弹的应用研究

基于能量利用的观点提出一种新型聚能破甲弹装药结构,对其破甲性能进行研究;在进行射流与弹丸的成型过程和破甲机理理论分析基础上,采用静破甲实验对该破甲弹装药结构的关键参数和大、小锥角聚能罩材料之间匹配关系对破甲效果影响进行了系统研究。实验结果表明:在各自最佳炸高条件下,该新型聚能装药结构比EFP装药结构,在保持相当穿孔孔径、同等装药和壳体约束条件下,可以提高穿深达50％左右;进一步深化和丰富了聚能效应内涵。

串联战斗部前级聚能装药和隔爆结构设计与实验研究

前级聚能装药侵彻技术和两级隔爆技术在串联战斗部的设计研究中占有重要地位。从理论分析、实验研究的手段出发，分析了前级装药的结构设计及前级装药爆炸对后级的影响，设计了两种药型罩结构的聚能装药侵彻混凝土靶实验，以及以多孔铝为隔爆体的隔爆防护实验。实验结果表明，设计的前级装药在混凝土靶上侵彻出了深度为8．2倍、孔径为0．4～0．6倍装药口径的孔洞；所采用的多孔铝隔爆结构有效地防护了二级弹体的破坏。实验效果比较理想。

一种双球缺组合药型罩聚能鱼雷战斗部研究

随着防护技术的不断发展,现代舰船的抗爆炸冲击能力日益增强,而常规药型罩聚能鱼雷战斗部已很难对新型舰艇予以致命毁伤。为此,文中在圆锥、球缺组合药型罩聚能战斗部的基础上设计了一种双球缺组合药型罩聚能战斗部,分析了其作用机理,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值仿真,得到了其侵彻带含水夹层圆柱壳靶板的应力云图。仿真结果表明,该战斗部利用前级小球缺罩形成的聚能射流能为后续大球缺罩形成的爆炸成型弹丸(EFP)随进破坏开辟通路,对目标的毁伤效应强于圆锥、球缺组合药型罩聚能战斗部。该研究结果可为新型高效鱼雷战斗部设计提供参考。

起爆方式对LEFP成型及侵彻影响的数值模拟研究

为获得在大炸高条件下具有良好飞行形态的线性爆炸成型弹丸(LEFP),该文主要利用通用有限元软件LS-DYNA3D,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,对在多棱和单棱线性起爆方式下的药型罩成型过程进行了数值模拟。对比两种起爆方式下LEFP头部和尾部的速度-时间曲线、药型罩各微元的速度梯度及断面形态,并且在5倍装药口径炸高下,进行了两种起爆方式的侵彻威力仿真。结果发现在多棱线性起爆方式下LEFP具有良好的外形和更强的侵彻威力,多棱线性起爆形成的LEFP侵彻威力相对单棱线性起爆的增益为5.2%以上。

药型罩结构参数对EFP侵彻能力的影响

该文采用均匀设计方法研究了变壁厚球缺药型罩结构参数对爆炸成型弹丸(EFP)侵彻能力的影响。以变壁厚球缺药型罩的3个主要尺寸参数为优化对象,以EFP对靶板的侵彻深度为指标,应用均匀设计方法设计仿真方案。分别用AUTODYN和SPSS软件对EFP战斗部的爆炸成型进行仿真和回归分析。仿真结果表明,药型罩尺寸的交互效应是影响EFP侵彻能力的主要因素。根据该结果得到最优化的设计方案。对优化方案进行仿真得到的EFP成型与侵彻均比较理想。

带大隔板爆炸成型弹丸战斗部药型罩结构研究

为研究爆炸成型弹丸(EFP)药型罩结构,基于爆轰波在有大直径隔板的EFP装药结构中的传播特性,建立了马赫波作用下罩顶微元压垮速度理论计算模型。理论计算结果表明,药型罩顶部局部加厚可以显著地降低罩顶微元压垮速度,避免EFP头部断裂;当厚度增加量过大时会导致EFP头部出现射滴和包心,对EFP飞行稳定性和侵彻威力造成负面影响。数值模拟结果表明,罩顶局部加厚不会显著降低EFP速度和长径比;当罩顶局部厚度增加量为12.5%~25.0%时,既能避免EFP头部断裂,又能避免EFP头部出现射滴和包心。对带隔板EFP战斗部进行了X光实验,实验结果验证了数值模拟结果的正确性。

MEFP智能雷攻击坦克顶甲的两种毁伤模型对比分析

根据MEFP战斗部技术的特点,建立了MEFP智能雷攻击坦克顶甲的辐射毁伤模型和平行毁伤模型。在此基础上,从影响MEFP智能雷对装甲目标的毁伤概率因素角度,分别在毁伤部位和毁伤级别两个方面,对两种毁伤模型进行了比较分析,为MEFP智能雷战斗部设计和毁伤效能评估提供了参考。

智能雷多自锻破片战斗部试验研究

根据平面波发生器的原理 ,研究了自锻破片的多点同时起爆问题 ,针对反直升机智能雷的特点 ,设计了专用的波形控制器和多自锻破片战斗部结构 ,并进行了试验验证 .结果表明 ,1 9个自锻破片在靶板上形成了圆滑的穿孔 ,散布角度小 ,设计方案可行 .