多爆炸成型弹丸性能参数灰关联分析

为了获得各参数对多爆炸成型弹丸毁伤性能的影响程度,以EFP速度和MEFP发散角为参考序列,以药型罩和装药参数为比较序列,运用灰关联理论对影响MEFP毁伤性能的参数进行了灰关联分析。在此基础上,应用灰关联分析结果完成了MEFP战斗部优化设计。结果表明:在较少样本空间前提下,采用灰关联理论可以分析获得影响多爆炸成型弹丸毁伤性能的各因素主次关系,而且经过优化后的MEFP战斗部,大大地提高了EFP的集聚性和毁伤性能。

锥角和壁厚对多爆炸成型弹丸成型影响的数值模拟

为研究药型罩锥角和壁厚对多爆炸成型弹丸成型的影响,利用ANSYS/LS-DYNA软件对多爆炸成型弹丸的成型过程进行数值模拟。研究结果表明:多爆炸成型弹丸中心处药型罩锥角采用130°～140°、边缘处药型罩锥角采用145°～155°、药型罩壁厚采用2.5～3.5mm时,其侵彻性能较好。研究结果可为多爆炸成型弹丸的设计提供参考。

一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真及实验研究

为提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的侵彻能力,设计了1种杆式MEFP战斗部。采用工程计算方法和数值模拟方法对1种新型MEFP进行了成型速度研究。进行了战斗部原理样机的静爆实验。根据实验结果对工程计算方法进行了修正。直径为127 mm的杆式MEFP战斗部样机的杆式弹丸可以穿透距爆心3 m处40 mm厚的Q235钢靶板,杆式弹丸长径比可达到4∶1,可以满足毁伤元穿甲威力要求。

多爆炸成型弹丸设计参数对智能雷毁伤概率的影响

为了评估多爆炸成型弹丸设计参数对智能雷毁伤目标效能的影响,利用有限元软件模拟了多爆炸成型弹丸的形成过程.在建立了智能雷多爆炸成型弹丸战斗部辐射毁伤模型的基础上,运用计算机进行数值仿真,分析了在多爆炸成型弹丸设计参数影响下智能雷对坦克目标的毁伤概率.结果表明,进行战斗部设计时需要优化处理多爆炸成型弹丸的设计参数,才能提高智能雷毁伤概率.

隔板参数对整体式多爆炸成型弹丸成型的影响

为进一步提高轴向多爆炸成型弹丸战斗部对轻型装甲车辆及人群目标的毁伤威力,采用LS-DYNA数值仿真软件,研究隔板厚度、隔板直径、罩顶药高及材料对轴向端面MEFP成型特性的影响规律。随着隔板厚度和直径的增加,MEFP的头部速度及长径比增加,周边EFP的飞散角明显减小;随着罩顶药高的增加,MEFP的头部速度和长径比显著增加,周边EFP的飞散角无明显变化;隔板材料密度的改变主要影响MEFP的速度和长径比。

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。

一体式多爆炸成型弹丸的成型及侵彻性能

为了提高一体式多爆炸成型弹丸(MEFP)的成型效果及侵彻能力,通过数值模拟分析了药型罩形状及壁厚、壳体厚度、起爆方式、破片支架对其成型及速度的影响,在此基础上给出了一种一体式MEFP战斗部,通过实验验证了该一体式MEFP战斗部结构的成型、散布特征及侵彻性能。结果表明:该战斗部可形成17枚聚能杆式弹丸(JPC),且单个JPC形状、飞行方向稳定,飞散角为14.5°,与实验结果14.8°吻合良好;该MEFP战斗部可对12mm厚的603装甲钢靶板造成有效毁伤。

药型罩结构参数对定向多爆炸成型弹丸成型性能的影响

为进一步提高定向多爆炸成型弹丸战斗部的毁伤效能,对D形装药结构下球缺式药型罩厚度和曲率半径对弹丸成型的影响规律进行数值仿真研究。结果表明,爆轰压力对药型罩的压垮能力随着药型罩厚度和曲率半径的增加而下降;药型罩厚度1.5 mm时爆炸成型弹丸(EFP)速度最高可达2300 m/s,随着药型罩厚度的增加EFP速度线性衰减,长径比减小;当曲率半径由20 mm增大到40 mm后药型罩已经不能闭合,但EFP速度有200 m/s的提升,曲率半径对EFP的飞散角度几乎无影响。对药型罩结构进行了优化与修正,获得了更加密实的EFP.

药型罩曲率半径对周向线性多爆炸成型弹丸成型性能及毁伤效应的影响

为了研究药型罩曲率半径对周向线性多爆炸成型弹丸(multiple explosively formed projectiles,MEFP)的成型性能以及毁伤效应的影响,使用仿真软件LS-DYNA模拟了具有不同曲率半径的周向线性MEFP的成型过程;并通过战斗部试验验证了曲率半径对周向线性MEFP的毁伤效应的影响规律。数值模拟以及战斗部试验结果表明:调整药型罩半径与装药直径比值在1.0~1.2之间时,弹丸的长径比更大,压合程度更高,穿靶率也更高。依据仿真及试验结果,在药型罩其他参数不变的情况下,调整药型罩半径与装药直径比值在1.0~1.2之间时可形成长径比更高的密实弹丸,从而进一步提高周向线性MEFP的毁伤效应。

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。

偏心药型罩在D型装药中的设计及成型性能研究

为改进整体式多爆炸成型弹丸(Multiple Explosively Formed Projectile,MEFP)战斗部中位于边缘位置处的药型罩口部闭合较差的问题,设计一种沿周向壁厚不同的偏心药型罩。将该药型罩应用于D型装药结构战斗部中,通过理论分析以及数值仿真方法,针对药型罩较厚一侧朝向和偏心距大小对药型罩成型的影响规律进行研究,开展爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)软回收试验。研究结果表明:偏心药型罩较厚侧朝向及偏心距大小对EFP各方向速度基本无影响,对EFP成型效果影响较大;药型罩较厚侧朝向战斗部中心时成型效果最佳;偏心距的大小能够调整药型罩周围微元向中心压合的速度差,改善药型罩口部包合情况;试验中回收到的EFP成型结果与仿真结果吻合度较高;偏心药型罩通过调整药型罩壁厚与爆轰波强度的匹配关系能够改善非对称爆轰下EFP的成型,有效解决D型装药结构MEFP战斗部位于边缘位置处药型罩成型较差的问题,为整体式MEFP战斗部边缘位置处药型罩结构设计提供参考。

防空反导用多爆炸成型弹丸技术现状与发展

通过分析多爆炸成型弹丸(MEFP)技术相比于单一爆炸成型弹丸(EFP)、破片、离散杆的优势,提出了防空反导作战中MEFP直接击爆大壁厚类导弹战斗部的可能性和适用性,并且阐述了MEFP技术应用于保护国土安全、解除精确制导弹药威胁的意义。介绍了前向MEFP、周向传统MEFP以及周向线性MEFP的结构特点和毁伤效应,并系统总结了MEFP的药型罩设计准则、弹丸成型影响因素等技术现状。最后列出了防空反导用MEFP技术的主要发展趋势:增加弹丸空间分布密度、提高弹丸速度及穿甲威力。

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。

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。

药型罩参数对周向MEFP成型的影响

采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件数值模拟研究了药型罩参数对周向MEFP成型的影响。通过对成型后的集群EFP性能统计分析,得到药型罩曲率半径、壁厚和口径对周向MEFP成型性能的影响规律和参数之间的合理匹配关系。结果表明,在爆炸载荷作用下,周向MEFP装药形成的中间层EFP速度明显大于边缘上下层EFP速度;而且当药型罩曲率半径与口径比率为0.9<r/Dk<1.1、药型罩壁厚与口径比率为0.06<δ/Dk<0.08、药型罩口径与装药直径比率为0.24<Dk/D<0.30时,周向MEFP装药形成的EFP速度高,整体动能大,集群毁伤效能好。

起爆点位置对网栅切割式MEFP成型的影响

为了研究起爆点位置对圆环形网栅切割式MEFP成型的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对圆环形网栅切割式MEFP的形成过程进行了数值模拟。结果表明,该装药结构能形成5个具有一定质量和方向性、速度达到1600～2400 m.s-1的子EFP。在网栅距离固定的前提下,随着起爆点与药型罩顶点距离的增加,MEFP的速度逐渐增大,发散角逐渐减小。起爆点距离在0.56 Dk(Dk为装药口径)到0.89 Dk范围内能形成理想的子EFP,且在0.78 Dk时成型最好。

不同网栅结构对MEFP成型影响的对比分析

为了研究不同形状网栅结构对形成的MEFP破片的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用Lagrangian方法,分别对十字形网栅切割式MEFP战斗部、星形线形网栅切割式MEFP战斗部、中心圆环形网栅切割式MEFP战斗部、井字形网栅切割式MEFP战斗部成型过程进行了数值模拟研究,并对影响各自破片成型及发散角的因素进行了分析研究。通过对不同方案网栅切割式MEFP速度及散布面积对比分析,结果表明:采用井字形网栅产生的破片集聚性优于十字形、星形线形和中心圆环形结构方案。

网栅参数对星形线形网栅切割式MEFP成型的影响

为研究网栅因素对星形线形网栅切割式MEFP成型的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对星形线形网栅切割式MEFP的形成过程进行数值模拟,并分析网栅与药型罩的间距、网栅宽度对MEFP发散角的影响。结果表明:该装药结构能形成5个具有一定质量和方向性、速度达到1 800～2 500 m/s的子EFP;随着网栅间距的增加网栅宽度减小,子EFP发散角逐渐减小,并得到最适合切割的截面形状。

双面槽药型罩参数对MEFP成型影响的数值模拟

在整体式药型罩内外面预制沟槽将药型罩划分为三部分,设计一种新型MEFP战斗部。应用LS-DYNA软件对其成型过程进行数值模拟,研究刻槽参数对成型的影响,得到刻槽深度及药型罩曲率半径比与子EFP长径比的关系曲线。结果表明,刻槽深度与曲率半径比对MEFP的成型有较明显的影响。刻槽深度在1/7H～1/5H之间、曲率半径比在1.25～1.5之间时,双面刻槽药型罩MEFP形成的子EFP长径比在3～5之间,成型较为理想。

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。