动态线列式破片战斗部技术探索

依据现代战争对反导技术的迫切需求,提出了一种动态线列式破片战斗部技术,在弹目动态交汇条件下使目标形成线列式穿孔,同时使穿孔周边产生撕裂效应和应力集中效应,从而对高速飞行的导弹等目标实施线切割式高效结构毁伤。结合动态线列式破片战斗部设计原理,给出了该类战斗部系统设计方法和主要设计参数的工程计算公式,通过数值模拟和原理样机试验,初步验证了其作用原理和设计方法的正确性和可行性。

战斗部破片动态飞散区的多值问题

讨论了战斗部破片动态飞散区的多值问题，提出了一种判断战斗部破片动态飞散区是否存在多值的方法，通过两个算例，获得了战斗部破片动态飞散区的多值问题出现的条件。

破片聚焦战斗部的动态杀伤威力设计

破片聚焦战斗部威力设计通常针对静爆条件,但在实战条件下,由于弹目相对速度和战斗部沿轴线方向破片初速梯度的影响,破片动态飞散角将重新合成,导致聚焦破片散开,破片在靶面的分布密度大为降低(可降低到静态条件的1/2)。采用射击迹线法对破片聚焦战斗部在静爆和动态条件下的破片飞散过程和破片在靶面的分布密度进行了仿真研究,提出了破片聚焦战斗部的动态杀伤威力设计概念,以破片平行聚焦战斗部为例给出了动态杀伤威力的实现方法。

战斗部破片动态飞散区的变换

为提高导弹战斗部破片动态飞散区破片密度计算精度 ,对文献 [1]的破片动态飞散密度计算模型进行了分析。认为文献 [1]提出的战斗部破片相对目标的动态飞散密度与战斗部破片相对地面 (或空气 )的动态飞散密度计算变换关系式有误。提出了对文献 [1]所建模型的修正。通过仿真计算 ,证明修正后的模型与实际一致 ,克服了原模型的误差。

双束聚焦式破片杀伤战斗部的数值模拟研究

采用 LS-DYNA3D 三维动力有限元软件对双束聚焦式破片杀伤战斗部进行了数值模拟,着重研究了不同起爆方式下破片初速、破片聚焦效果等规律,并将数值模拟结果与理论计算值进行分析比较,为该种类型战斗部的设计提供帮助。

破片聚焦式战斗部毁伤直升机类目标的研究

文中讨论了破片聚焦式战斗部毁伤目标的特点 ,给出了一种破片聚焦式战斗部毁伤典型空中目标时杀伤概率的工程计算实例。该工程算法可为战斗部工程设计提供相应的理论参考。

多束破片聚焦式杀伤战斗部毁伤目标的仿真

论述了多束破片聚焦式杀伤战斗部毁伤目标的特点 ,提出了破片聚焦式杀伤战斗部毁伤目标取决于导弹的制导误差和引战配合效率。给出了一种典型多束破片聚焦式杀伤战斗部毁伤某歼击机目标时 ,单发杀伤概率的计算实例。

战斗部破片动态飞散区的多值求解方法

根据导弹破片动态飞散区与静态飞散区间存在的对应关系"静态→动态1→动态2",结合弹目交会参数,分析了按照线路"动态2→动态1→静态"逆向搜索获得动态飞散区破片飞散速度、密度解值的计算方法;对导弹破片动态飞散区多值问题进行了分析,研究发现:战斗部破片大静态飞散范围角和中心破片静态飞散方向角前倾或后仰复杂情况下的动态飞散区可多达4个解。算例结果验证了求解方法的正确性。

聚焦式杀伤战斗部形成破片的数值模拟

为提升破片对目标的毁伤概率,设计了一种聚焦式杀伤战斗部,针对不同的壳体厚度与起爆方式建立计算模型,利用Autodyn软件对破片的形成过程进行数值模拟,获得了壳体厚度与起爆方式对破片的速度特性、数量特性、飞散特性的影响规律。结果表明,随着壳体厚度的增加,破片速度和飞散角逐渐降低,有效破片占总破片数的百分比先增大后减小,中心起爆可获得较大的破片速度。

基于数值模拟方法的中心起爆战斗部破片动态飞散特性研究

针对中心点起爆方式战斗部破片毁伤区域的预测问题,以破片动力学基本方程为基础,同时考虑破片速度沿战斗部轴向变化以及破片飞散方向等影响因素,采用数值模拟方法对战斗部破片在不同时刻、不同工况破片速度与破片空间分布的动态飞散特性开展研究。研究表明:破片动态飞散场呈现对称于弹体纵轴的空心锥结构;随着飞散时间的增加,破片径向速度逐渐减小,飞散半径逐渐增大,破片场形状则由弧形向U形转变;并且对于质量8 g的立方体破片,当破片飞散46.5 ms后,对轻型装甲目标仍具有毁伤能力;破片初始飞散速度相同,增大破片质量可以提高破片场的飞散范围,增强破片存速能力。该研究成果可为目标高效毁伤以及引战一体化设计提供依据。

动态爆炸战斗部对舰船舱壁的破片载荷特性研究

为研究舰船内部舱壁结构在半穿甲反舰导弹战斗部动态爆炸情形下承受的破片载荷特性,基于合理假设,根据弹目相对初始运动状态建立了空间坐标系,运用爆炸力学经验公式,推导了一种较为实用的数学计算模型。对该数学计算模型进行MATLAB语言编程,考虑装药引爆时战斗部不同的初始位置、姿态、平面运动以及因撞击舷侧外板而获得的转动等初始运动特性参数,采用破片着靶范围、着靶位置、舱壁各区域破片着靶总质量、破片着靶均速等评估参量,进一步研究战斗部初始运动特性对舱壁结构承受的破片载荷特性影响。结果表明:舰船舱壁破片载荷特性因战斗部不同初始运动特性而呈现不同分布规律,因战斗部装药爆炸驱动而获得的破片飞散特性是决定其分布特性的根本因素;对舱壁破片载荷特性有重要影响的首要参数是战斗部初始位置和姿态,其次是战斗部平面运动,而战斗部转动仅引起舱壁破片载荷分布的小幅改变。

线列式离散杆战斗部可行性仿真分析

综合利用杆条毁伤元周向及轴向的飞散规律,提出一种新型离散杆战斗部,该战斗部具有线杀伤密度高、威力半径大等特点,在弹目动态交汇条件下可对目标形成线列式穿孔,实现线切割毁伤。文中通过理论分析和数值仿真的方法对该战斗部进行初步研究与探索,在理论方面给出了设计原理和设计参数数学计算模型,并运用动力学软件ANSYS/LS-DYNA对该战斗部模型进行仿真计算,仿真结果初步验证了其作用原理和设计方法的正确性和可行性。

预制破片/MEFP组合式战斗部数值仿真

研究了一种组合式战斗部结构,利用ANSYS/LS-DYNA软件对其成型过程进行数值模拟。仿真结果表明:该新型预制破片/MEFP组合式战斗部可以形成速度高、数量多、杀伤面积大的多个毁伤元。MEFP毁伤元穿孔深而大,并且可以有效提高预制破片的密集度。此外还研究了起爆方式对毁伤元的影响,结果表明中心起爆方式形成的毁伤元速度高,密度分布较差,EFP飞行方向较为发散;环形起爆可以形成稳定轴向飞行的EFP,速度比较低。

线列式战斗部对目标结构毁伤效应研究

通过理论分析和数值模拟的方法,对线列式破片战斗部对导弹目标的结构毁伤效应进行研究,并和聚焦战斗部进行了对比分析;结果表明:导弹目标的危险断面的最大应力和剩余强度与破片穿孔和破片穿孔分布有关。线列式破片战斗部作用后导弹模拟舱体比聚焦战斗部作用后的模拟舱体危险断面的最大应力值提高了约19%,剩余强度系数相比减小了约15%,线列式破片战斗部对目标的结构毁伤效果优于聚焦战斗部。

多束破片聚焦式杀伤战斗部引战配合研究方法初探

从多束破片聚焦式杀伤战斗部的特点出发，提出研究引战配合特性的基本方法，并以某双束聚焦式杀伤战斗部为例进行了应用计算。

战斗部动态爆炸破片威力场综述

长期以来,战斗部动态爆炸破片威力场得到了研究学者们的关注,动爆作用下破片的速度、质量和密度等参数得到了重点研究,尤其战斗部静爆、动爆之间的关联性、差异性问题研究是热点之一。为深入探讨杀爆战斗部动爆破片威力场研究进展,通过总结现有相关文献研究焦点,阐述了影响破片速度场、破片质量分布场、破片飞散方向及破片飞散密度的主要因素,并指出了现有文献在分析相关因素时存在的问题、难点及下一步发展方向;其中重点分析了战斗部自身运动条件对破片威力场分布的影响,并对当前该领域研究中面临的困难进行了探讨,进而提出了下一步研究工作的建议:发展完善动爆试验测试技术、完善战斗部动爆破片威力场理论模型以及优化战斗部动爆作用过程数值模拟技术。

大质量高动态侵彻战斗部爆炸破片分布数值仿真与试验研究

针对大质量高动态侵彻战斗部动态爆炸自然破片飞散特性分布规律的问题,设计了基于火箭橇发射平台的速度和炸点可控的动态模拟试验,获取了牵连速度800 m/s的大质量侵彻战斗部爆炸破片飞散特性;提出对战斗部几何形态分段处理的方法,通过Mott模型生成合理的随机自然破片群,并运用FEM与DEM耦合法,构建拉格朗日能量系统控制方程,利用动态松弛法显式迭代求解,对破片场全时空域演化过程进行了数值仿真;仿真和试验结果的对比分析表明,自然破片着靶数量相对误差为3.3%,飞散角计算相对误差为1.22%,验证了数值仿真方法的可靠性。该研究为大质量高动态条件下侵彻战斗部破片分布提供准确预测方法,同时为大质量高动态侵彻战斗部毁伤效能评估提供支撑。

基于改进遗传算法的破片杀伤战斗部优化设计

为改变目前破片杀伤战斗部传统"画加打"的设计模式,提高设计效率和设计质量,引入优化设计方法,通过对目标函数、约束条件以及分析模型的探析,构建了破片杀伤战斗部优化设计的数学模型。在破片杀伤战斗部优化设计过程中,采用引入多父体杂交算子的改进型遗传算法,从而改善了传统优化算法所遇到的病态梯度、初始点敏感和局部收敛等问题。以某聚焦式破片杀伤战斗部为例,运用此优化方法对破片杀伤威力和战斗部总质量两项指标进行了优化。计算结果表明,优化最终方案的各项性能指标均满足战术技术指标要求,与原方案相比,优化的目标对象得到了很大程度上的改观。该优化设计方法有效且普适性强,可为其他相关类弹药战斗部提供设计依据。

瞄准式战斗部杀伤装置结构设计研究

采用定向战斗部是提高防空导弹作战效能的主要途径之一,为提高瞄准式定向战斗部的杀伤威力,需要对战斗部杀伤装置的主要参数进行设计与优化。根据防空导弹作战需求对瞄准式战斗部的破片静态初速和静态破片束锥角进行了设计。运用格尼公式计算出了圆柱形前置破片结构的装药-破片质量比mc/mf.通过选择起爆方式获得不同破片束锥角,并采用内凹式破片层设计以保证该角度的实现,计算得出了所需的内凹式破片层曲率半径。破片场密度与破片存速计算结果表明:在静态爆炸条件下,破片束锥角为10°和30°时,破片场密度满足毁伤要求的最远距离,分别为71.0 m和23.2 m,战斗部的两种起爆模式适合在不同的作战距离上使用,对战术弹道导弹目标具备较强的毁伤能力。

防空反导破片杀伤战斗部现状与发展

通过对防空反导破片杀伤战斗部发展历史的回顾、技术现状的总结分析,基于现代制导和引战水平的发展,防空反导破片杀伤战斗部技术的主要发展趋势为:通过爆轰波形控制提高装药能量利用率、利用新结构提高破片穿孔密度和压缩其分布宽度、采用活性材料破片提高毁伤威力,依此重点发展的破片杀伤战斗部技术为:定向破片战斗部技术、线列式破片战斗部技术和活性破片战斗部技术。