起爆方式对定向多爆炸成型弹丸成型性能的影响

采用AUTODYN-3D数值仿真软件模拟了不同起爆方式对定向多爆炸成型弹丸成型性能的影响,并进行了验证。结果表明,当采用单点起爆时,弹丸的长径比最接近球形,但速度较低且飞散角较大;采用两点和三点起爆时,随着起爆间距的增加,弹丸的速度增加、飞散角降低、长径比增加,三点起爆大间距下有弹丸头部碎裂、长径比过大等问题;采用线起爆时弹丸速度最高,同时具有较好的飞散角和长径比。当采用两点起爆,起爆点间距为60~80 mm时,弹丸的综合性能最好。

装药参数对整体式多爆炸成型弹丸成型的影响

为提高整体式多爆炸成型弹丸毁伤能力,采用LS-DYNA数值仿真软件模拟了装药参数对整体式多爆炸成型弹丸(MEFP)成型的影响。结果表明,装药间距主要对周边弹丸成型形态与发散角产生影响;随着装药间距的增加,整体式MEFP速度和中心弹丸长径比变化较小,周边弹丸则由长杆形逐渐向"球形"发展,周边弹丸拖尾逐渐减小,弹丸飞行稳定性增强,弹丸发散角也随着装药间距的增加逐渐减小。随着装药长径比的增加,中心弹丸速度和长径比都得到大幅提高,中心弹丸侵彻能力增强;周边弹丸外形则由"球形"逐渐向长杆形发展,周边弹丸拖尾逐渐增大,弹丸飞行稳定性减弱,弹丸发散角则随着装药长径比的增加呈现先增大后减小趋势,故可根据具体目标选择合适的长径比装药,以提高对目标的打击毁伤概率。

药型罩结构参数对整体式MEFP成型的影响

为提高整体式多爆炸成型弹丸（MEFP）毁伤能力,采用LS-DYNA仿真软件,模拟了药型罩结构参数对弹丸成型的影响。基于研究结果优化设计了一种整体式装药结构,并对其进行了试验验证。结果表明：药型罩结构参数对弹丸的影响主要体现在弹丸形态上,随着药形罩曲率半径的增加,中心弹丸长径比及周边弹丸长度分别降低了40%和41.2%。周边弹丸形状逐渐由杆形弹向球形弹丸发展。随着壁厚的增加,中心弹丸长径比及周边弹丸长度则分别降低了22.2%和19.7%。周边弹丸拖尾逐渐减小,弹丸飞行稳定性增强。优化得到药型罩曲率半径和壁厚的最优值分别为77~82 mm和2.2~2.6 mm。设计的战斗部可有效穿透15mm厚45#钢靶,与数值模拟结果吻合较好。

中心孔对刻槽式MEFP成型及毁伤影响的数值模拟

刻槽式MEFP战斗部在爆轰压强作用下,可形成多个具有一定质量和速度的子EFP。应用ANSYS/LS-DYNA软件,对刻槽式M EFP战斗部成型及毁伤钢靶过程进行模拟,主要研究中心孔的大小对刻槽式MEFP成型及毁伤的影响。结果表明:中心孔相对直径小于0.0323时,子EFP速度及发散角随中心孔直径增大而显著增大;中心孔相对直径大于0.0323时,子EFP速度及发散角随中心孔直径增大变化不明显;中心孔变大,子EFP长径比增大;中心孔相对直径为0.0323时,战斗部毁伤效果最好。

MEFP战斗部结构的正交优化设计

以多爆炸成型弹丸(MEFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,分析了药型罩间距、锥角、壁厚、装药高度和装药直径5种因素对MEFP发散角的影响规律。结果表明:随着药型罩间距、壁厚和装药直径的增加以及药型罩锥角、装药高度的减小,MEFP的发散角在减小。在此基础上以MEFP发散角为命中和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对5种结构因素对MEFP发散角的影响主次关系进行了分析研究。结果表明药型罩壁厚是MEFP战斗部命中和毁伤概率的主要影响因素,并得到了5种结构因素各水平的最优组合。

基于ANSYS/LS-DYNA的刻槽式MEFP侵彻钢靶的研究

多爆炸成型弹丸战斗部(MEFP)能有效提高炸药利用率和命中概率。基于ANSYS/LS-DYNA软件研究了刻槽式MEFP战斗部侵彻双层无间隔钢靶的过程,通过使用三维建模方法、不同材料分别选取不同的状态方程和本构方程,采用实体单元和壳单元进行网格划分,得到了刻槽式MEFP战斗部对靶板侵彻的数值计算结果。结果表明:刻槽式MEFP侵彻过程要经过开坑、联合侵彻、贯穿3个阶段。模拟结果与实验结果基本一致。

刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度的影响

刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度具有重要影响。基于ANSYS/LS-DYNA软件研究药型罩刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度的影响。研究结果表明:在刻槽曲率半径相同的情况下,刻槽式MEFP的发散角随刻槽深度增加而增大,速度随刻槽深度的增加先减小后增大再减小;在药型罩顶端刻槽深度相同的情况下,刻槽式MEFP的发散角随刻槽曲率半径增加而增大,速度随曲率半径变化不大。模拟结果与实验结果基本一致。

MEFP式战斗部正交试验优化

在MEFP成型的过程中,药形罩的罩顶厚、内表面曲率半径、外表面曲率半径和装药类型等参数对MEFP的成型都产生着影响,所以有必要对以上因素对MEFP成型的影响进行正交试验分析。选取药形罩的这四个参数为正交优化设计的4个因素,同时把各方案仿真计算得到的质量、剩余速度和剩余比动能作为优化设计评定指标进行极差分析,从而得到最终的优化方案。

药型罩间距对MEFP侵彻特征的影响研究

为研究多弹头爆炸成型弹丸(MEFP)的侵彻深度与其药型罩间距之间的关系,使用Autodyn仿真软件对17种不同药型罩间距条件下的MEFP侵彻过程进行仿真。研究表明,MEFP侵彻所形成的弹孔向中间倾斜,随药型罩间距增大,弹孔倾斜程度减小,弹孔直径增加。当药型罩间距等于单枚弹径时,弹孔倾斜角度约为3.8°,弹孔直径约为0.96倍单枚弹径;当药型罩间距大于1.2倍单枚弹径后,弹孔基本不发生倾斜,孔径增加减缓。对小于单枚弹径的药型罩间距与侵彻深度进行参数拟合,发现药型罩间距与侵彻深度之间表现为明显的正相关线性关系,随药型罩间距增大,侵彻深度增加;当药型罩间距等于单枚弹径时,最大侵彻深度达到单枚爆炸成型弹丸(EFP)侵彻深度的96.6%左右;药型罩间距大于单枚弹径后,侵彻深度增加变缓,最终稳定在0.85倍单枚弹径左右。

直线多点同步起爆MEFP战斗部技术研究

为实现直线多点同步起爆MEFP战斗部,对多路导爆索传扩爆组件开展相关研究。选用爆速精度较高的银导爆索以提高多点起爆同步性能,通过试验测定传扩爆组件的各起爆点的精确位置,并结合仿真加以分析。结果表明,采用该起爆装置技术方案(n+1)点起爆n层周向MEFP战斗部,有利于提高EFP飞行稳定性,缩小EFP飞散带宽,提高EFP动能,提升弹药作战效能。