复合战斗部侵彻引信分布式探测过载响应

针对复合战斗部高速侵彻多层目标时,传统弹底引信过载信号出现振荡信号混叠,难以精确计层的问题,提出通过研究不同部位过载响应以提高计层精度。建立了复合战斗部分布式引信系统模型以及复合战斗部侵彻5层钢筋混凝土靶有限元模型,分析数值仿真获得的弹体过载信号,得到应力波在弹体中的传播规律:弹速越大,靶间距越小,弹长越长;层间飞行过程中应力波在弹体内部循环次数越少,侵彻过程更加明显;从频域角度分析了不同部位三轴过载信号的相关性,发现径向振荡对轴向过载有很大影响;对比900,1300,1700 m/s速度下不同部位过载信号,发现复合战斗部高速侵彻目标时弹体前段过载响应优于弹尾。获得了复合战斗部应力波传播规律,总结了不同部位过载响应特征异同,为基于分布式探测、数据融合的侵彻过程识别提供仿真数据支撑。

波形控制器对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究

为提升杀伤战斗部破片轴向飞散的集中度,提高战斗部的轴向杀伤威力,提出使用波形控制器控制破片的飞散方向。基于爆轰波在波形控制器界面发生反射的规律以及Shapiro公式,设计了波形控制器的形状,使用LS-DYNA有限元软件和ALE(arbitrary Lagrange-Euler)算法对破片的飞散过程进行数值计算,结合战斗部原理样机静爆试验,验证了使用波形控制器改善破片飞散特性方法的合理性。对比了有无波形控制器时破片飞散过程的差异,对无波形控制器以及波形控制器材料分别为尼龙、聚氨酯和聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)时杀伤战斗部的破片飞散速度和破片飞散角规律进行了分析。结果表明:波形控制器可以减小战斗部中心和两端位置的破片飞散速度大小差异,使中心到两端位置的破片飞散方向角变化均匀,破片在轴向的分布更加均匀;不同材料的波形控制器对破片飞散特性影响不同,波形控制器的使用减小了破片飞散角,增大了破片分布密度,提升了破片飞散的集中度。破片飞散角数值计算值与试验计算值误差在6.53%之内,与无波形控制器的杀伤战斗部原理样机相比,含波形控制器且材料为尼龙、聚氨酯和PTFE的战斗部原理样机破片飞散角分别减小了40.00%、 44.00%和46.67%。

后效毁伤增强聚能战斗部设计与试验

为增强聚能战斗部的后效毁伤能力,设计一种金属药型罩与PTFE/Al反应材料相结合的后效毁伤聚能战斗部,并通过数值仿真进行改进与分析;开展后效毁伤战斗部静爆试验,并结合数值仿真对含能毁伤元的成型、侵彻和后效作用过程进行研究。研究结果表明:通过加装挡环可以有效调整PTFE/Al在成型过程中的位置,使其位于惰性弹丸之后;相较于单一惰性药型罩聚能装药,在原有破甲能力基础上,破甲后的空气冲击波强度明显增强,后效毁伤能力提升显著;反应材料在靶板内的反应扩孔作用是削弱后效冲击波强度的主要原因,适当提高反应材料的反应阈值可增强后效冲击波强度;综合分析影响毁伤性能的因素,认为半Cu罩结构的毁伤效果更好。研究成果可为增强聚能战斗部后效毁伤能力的设计提供重要参考与数据支撑。

不同起爆方式下波形控制器对破片飞散特性影响数值计算研究

基于波形控制器改善杀伤战斗部轴向飞散特性,使用数值计算的方法比较了中心点起爆、一端中心起爆、两端中心起爆和中心三点起爆方式下有无波形控制器对破片空间分布、破片飞散速度和破片飞散角的影响,总结了不同起爆方式下波形控制器对破片飞散特性的影响,并对波形控制器的影响机理进行了初步分析。结果表明:与无波形控制器相比,4种起爆方式下波形控制器可以提高破片轴向飞散距离的一致性和飞散速度一致性,含波形控制器数值模型破片飞散角数值计算值依次分别减小43.2%、43.3%、40.0%和35.2%,破片沿轴向分布更集中,破片分布密度分别增大78.3%、78.4%、68.0%和55.8%,波形控制器对一端中心起爆时的破片分布密度增益最显著,研究结果可为波形控制器曲线和杀伤战斗部结构设计提供参考。

铝粉含量对杀爆战斗部威力影响的数值模拟研究

杀爆战斗部威力的数值模拟研究对分析杀爆战斗部的作战效果及毁伤效能有重要指导作用。为了研究装药中铝粉含量对杀爆战斗部威力的影响,建立了杀爆战斗部1/4简化缩比模型,以铝粉含量0%~30%的RDX基炸药为杀爆战斗部主装药,运用AUTODYN和LS-DYNA软件对杀爆战斗部的爆炸过程进行了数值模拟。结果表明:随着炸药中铝粉含量的增加,破片平均速度、破片数量、有效破片比例等破片威力参数呈现出先增大后减小的趋势,对于同一测点处的冲击波超压、正压作用时间、比冲量等冲击波威力参数也呈现出先增大后减小的趋势,表明铝粉含量存在一个临界值,当铝粉含量大于此临界值,杀爆战斗部威力将出现降低趋势,当铝粉含量为20%时杀爆战斗部威力最大。

战斗部壳体厚度对爆炸空气冲击波的影响

采用LS-DYNA进行数值模拟,研究了战斗部壳体壁厚及壁厚半径比的改变对爆炸空气冲击波传播特性的影响和对壳体飞散规律的影响.对数值模拟结果的数据进行拟合,并进行量纲分析.结果表明,爆炸空气冲击波峰值随距离的衰减指数与壳体厚度近似成线性关系,壳体越厚,衰减指数越大,空气冲击波峰值随距离衰减越快.分界面(壳体和空气)处的冲击波峰值压力与壳体壁厚成反比,壳体越厚,分界面处的压力越低.战斗部外壳速度、加速时间、加速度与壳体厚度相关,壳体越厚,壳体飞散速度的最大值越小,加速时间越长,加速度越小.

预制破片战斗部爆炸冲击波仿真分析

预制破片战斗部是导弹中较常用的战斗部之一。研究其爆炸冲击波的特性,可为破片战斗部的设计与毁伤效应研究提供参考。鉴于目前还很难给出多层预制破片战斗部爆炸波的精确解析表达式或经验公式,本文运用动力有限元分析软件LS-DYNA,仿真模拟了一层和两层预制破片战斗部爆炸波的超压与比冲量。仿真模拟分析表明,一层预制破片战斗部仿真模拟结果与经验公式能够较好吻合;而两层预制破片战斗部的仿真模拟结果在适当修正经验公式后,两者才能够较好吻合。

多层防护结构舱内爆炸试验

舰船舷侧多层防护结构的主要作用是抵御反舰武器对内部结构的破坏。文章通过反舰武器战斗部模型在舰船舷侧防护结构内部爆炸的模拟试验,研究了战斗部内爆作用下防护结构的破坏模式、多层防护结构防御冲击波和高速破片的效果以及内部结构的冲击响应,对比分析了空舱和水舱在战斗部接近爆炸作用下的变形和破坏情况。通过对试验数据的分析发现在战斗部接近爆炸载荷作用下,水舱内板的动态响应出现了"二次加载"现象。

穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室内爆炸毁伤效应研究

为了研究穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室的毁伤效应,运用有限元软件ANSYS-DYNA进行舱室内爆炸仿真。分析了爆炸载荷作用下主舱和后邻舱舱内流场分布、压力变化及其破坏模式,评估了穿爆战斗部装药对组合舱室的毁伤效果。两级装药爆炸产生的冲击波相互作用,提高了主舱室内的冲击波峰值和准静态压力值,增强了对主舱室的毁伤能力,能够实现对舰艇组合舱室的高效毁伤。研究结果为舰艇组合舱室毁伤评估提供了参考。

破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用

为探讨破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用机制,通过分析冲击波和破片在空气中的运动规律,在考虑壳体对冲击波强度的影响下,建立了冲击波与破片耦合作用区间的理论计算模型,并采用相关文献试验结果进行了对比。在此基础上,结合实例讨论了耦合作用区间随各影响因素的变化规律。结果表明,战斗部装填系数、装药爆速、壳体厚度以及能量分配对耦合作用区间的影响较大,而装药爆热、破片质量及破片形状对耦合作用区间的影响较小;随着装填系数、装药爆热和爆速、破片质量及冲击波能量与破片动能的比值的增大,耦合作用区间均减小;而随着壳体厚度和破片形状不规则度的提高,耦合作用区间增大。

空空导弹爆炸冲击波对导弹类目标毁伤数值模拟

为了得到定量装药的爆炸冲击波对目标有效毁伤的临界距离。基于LS/DYNA软件,把导弹类目标简化成一定厚度的圆柱壳体,对定量炸药爆炸冲击波毁伤不同距离处的圆柱壳体进行了三维数值模拟,分析了不同距离处爆炸冲击波对壳体毁伤的作用方式和壳体的响应特征,得出了壳体不同的毁伤程度,得到了一定装药下爆炸冲击波毁伤目标的临界距离,为战斗部设计、毁伤评估及目标防护设计等提供参考。

不同破片对模拟战斗部的毁伤实验研究

通过战斗部所产生的几种不同形状的破片对不同模拟战斗部的作用,研究了模拟战斗部在不同的打击动能和冲击波超压条件下的毁伤情况。实验结果表明,仅靠冲击波超压几乎不能毁伤如巡航导弹这样的战斗部,常规战斗部也很难引爆巡航导弹战斗部。反导导弹战斗部工程设计要从破片初速、密度和质量三方面综合考虑,才能有效击毁巡航导弹。

温压战斗部爆炸冲击波对地下目标毁伤建模

针对温压战斗部对地下目标的冲击波毁伤问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立三维模型,模拟出炸药起爆以及冲击波在地下密闭空间中传播的全过程,得到了与实际密闭空间中温压炸药爆炸冲击波特性较为吻合的冲击波超压曲线,通过LS-DYNA自带的积分运算功能求得了相应的比冲量曲线,为下一步毁伤分析提供了数据基础。

破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距研究

为探讨破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的先后作用机制,通过分析冲击波和破片在空气中的运动规律,在考虑壳体对冲击波强度的影响下,建立了冲击波与破片先后作用临界爆距的理论计算模型,并进行了实例分析。实例分析验证了理论模型的合理性和有效性。在此基础上,对临界爆距的影响因素进行了讨论,发现战斗部装填系数、装药类型以及壳体厚度对临界爆距的影响较大,而破片质量和形状对临界爆距的影响较小;随装填系数、装药爆热和爆速、破片质量的增大,临界爆距值均相应减小;随着壳体厚度和破片形状不规则度的提高,临界爆距值相应增大。

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。

基于声学传感器的精度靶设计与仿真

声学精度靶就是利用伴随着超声速弹丸的弹头波到达立靶面上不同声学传感器所产生的时间差来确定弹丸在面上的坐标。通过声学传感器的地面布阵组成大面积的点阵式声学精度靶,同时利用计算机系统实现数据的快速处理,可解决传统立靶远距离测量难、运算难的问题。

聚能战斗部水下爆炸载荷特性

为研究聚能战斗部水下爆炸产生的冲击波及侵彻体的载荷特性,建立聚能战斗部水中自由场爆炸及侵彻含水夹层复合靶的数值仿真模型,获得冲击波强度和测点相对位置的关系,研究有、无药型罩下战斗部对含水夹层复合靶的毁伤差别及冲击波、聚能侵彻体的毁伤效果。结果表明:聚能战斗部水中爆炸冲击波强度在相同爆距下与空间位置有关,但差距不大,聚能侵彻体利用炸药的部分能量形成集中于一个方向的强动载荷。

半球头柱形导弹战斗部爆炸载荷特性试验研究

设计并制作了半球头柱形导弹战斗部模型,研究其爆炸后的毁伤载荷特性。通过试验,揭示爆炸后冲击波载荷特性,并对侧壁和端部壳体碎裂后的破片载荷特性进行比较,阐明冲击波和破片的作用次序。研究表明,在半球头柱形战斗部爆炸时,相同爆距下,战斗部侧壁处所形成的冲击波强度高于端部处约20%,侧壁壳体破碎形成的破片侵彻能力远大于端部;对于半球头柱形导弹战斗部,侧壁正对目标结构时产生的毁损威力远大于端部对准条件下的毁损威力。

前后级间距对随进战斗部影响的仿真分析

为研究串联战斗部前级装药对后级随进战斗部的影响,验证在现有导弹战斗部前端加装环形聚能装药的可行性,采用ANSYS/LS-DYNA软件进行了环形切割器对随进战斗部影响的数值仿真,在不同的前后级距离条件下,得到了随进战斗部的加速度、速度、位移变化和随进战斗部壳体和装药的最大应力值及其所在位置;仿真结果表明,在串联战斗部前后级相对静止时,不同间距条件下,环形切割器爆炸后形成的冲击波对随进战斗部加速度、速度、位移及壳体和装药的压力影响是不同的。

离散杆和冲击波对超音速导弹复合毁伤研究

为研究离散杆和冲击波复合作用下对超音速导弹的毁伤效应,对离散杆战斗部冲击起爆和结构毁伤超音速导弹进行了仿真研究,获得了离散杆战斗部冲击起爆超音速导弹战斗部的临界距离以及弹目距离、交汇角对毁伤超音速导弹发动机舱的影响规律。结果表明:离散杆战斗部只有在杆条与冲击波的复合作用下,才可能引爆超音速导弹战斗部;离散杆战斗部杆条和冲击波叠加作用下对超音速导弹发动机舱的结构毁伤效应明显优于杆条独立作用下的情况。