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。

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。

环形射流和中心爆炸成型弹丸组合战斗部对混凝土墙的破孔特性

为解决墙体大孔径开孔问题,设计了一种可以对混凝土墙体形成较大开孔的环形射流和中心爆炸成型弹丸(EFP)组合战斗部。针对环形射流成型过程中容易发生扭曲偏斜的问题,提出了变壁厚环形药型罩,通过两个偏心圆来实现环形药型罩的变壁厚,并用偏心距来决定壁厚变化的梯度。通过数值模拟,对4种不同壁厚变化梯度的环形药型罩成型过程进行分析,研究环形射流和中心EFP组合战斗部对混凝土墙体的破孔特性,得到壁厚变化梯度对环形射流形态的影响规律,确认最优的环形药型罩结构,保证环形射流具有良好的密实度和形态的同时也具有一定的外扩角度。试验验证了组合战斗部的破孔能力,结果显示组合战斗部可以对混凝土墙体形成直径大于2.5倍装药口径的通孔。

智能雷爆炸成型弹丸战斗部研究

以智能雷为研究对象,从结构组成、作用原理和毁伤效能方面分析了爆炸成型弹丸和多爆炸成型弹丸的战斗部技术。通过建立攻击过程的蒙特卡洛模型,编制了智能雷攻击坦克目标的计算机仿真软件。针对两种不同的爆炸成型弹丸战斗部技术,计算了在不同延迟时间和区域系数因素影响下,智能雷对坦克目标的毁伤概率。结果表明:智能雷战斗部技术宜采用多爆炸成型弹丸战斗部技术,可以提高智能雷场对集群装甲目标的毁伤效能。

基于爆炸成型弹丸(EFP)的大锥角喇叭罩成型规律

为了进一步拓展适用于爆炸成型弹丸(EFP)的药型罩结构,基于弧锥结合罩结构,提出了一种可形成密实EFP的大锥角喇叭罩。根据药型罩结构特点,分析了大锥角喇叭罩与传统弧锥结合罩和球缺罩在压垮过程中的区别和特点;运用LS-DYNA数值模拟软件,计算得到了大锥角喇叭罩的结构参数(虚拟罩高、喇叭曲率半径、圆弧曲率半径和罩厚)对EFP侵彻体速度、长度、密实度等成型参数的影响规律。结果表明,大锥角喇叭罩罩厚对侵彻体的影响主要体现在头部速度,虚拟罩高和圆弧曲率半径则决定了侵彻体长度及密实度,而喇叭曲率半径则主要影响侵彻体头部的成型状态;与传统弧锥结合罩和球缺罩形成的EFP相比,相同质量的大锥角喇叭罩形成的EFP在头部速度、长度、长径比及密实度等方面均具有一定优势,可将侵彻体密实度提高1~3.5倍,具有应用于EFP战斗部的潜力;其适用于较佳EFP成型时各结构参数的取值范围为:虚拟罩高0.14~0.16倍装药直径,喇叭曲率半径1.5倍装药直径以上,圆弧曲率半径0.4~0.8倍装药直径,罩厚0.04~0.045倍装药直径。

展开式EFP战斗部复合破片场成型的数值模拟

为实现战斗部毁伤威力的可控化,提出了一种外围采用刻槽壳体且可展开不同角度的EFP战斗部。基于ICEMCFD软件对展开式战斗部进行了O型网格划分,采用Autodyn软件对EFP和预控破片群相结合的复合破片场成型过程进行了数值模拟,获得了中心与外围装药量、外围装药起爆方式、展开角度对复合破片场成型特性的影响规律,利用X光试验验证了数值模拟方法的有效性。结果表明,随着中心装药半径的增大,EFP的速度和长径比逐渐增大,断裂现象愈加明显,而预控破片的飞散速度逐渐减小;外围装药顶部四点起爆方式形成的破片速度高于顶部二十点和内侧二十点起爆方式下的破片速度;闭合与展开时预控破片的最大速度分别出现在距起爆端约60%和33%处,且随着展开角度的增加,远离起爆端的预控破片速度逐渐减小,与闭合状态相比,展开75°状态下EFP侵彻深度减少了36%,而孔径增大了38%。选取中心装药半径20mm、展开角度为45°~60°时,复合破片场的汇聚较明显且成型控制效果较佳。

爆炸成抛物面型弹丸战斗部的仿真研究

研究毫米波制导末敏弹丸战斗部的爆炸成型问题。由于天线与药罩外形不匹配,造成弹丸威力下降。为了消除毫米波雷达天线对战斗部药型罩成型过程中的不良影响,提出了在战斗部中采用抛物面药型罩与雷达天线的主反射面共形设计的解决方案。使用正交方法并结合仿真软件对方案进行了优化设计与仿真。仿真结果表明,战斗部指标能够达到威力要求,证明末敏弹战斗部采用抛物面药型罩与毫米波雷达天线共形设计的方案是可行的,能够减小敏感器件对战斗部的影响,为设计提供了依据。

LEFP战斗部毁伤元成型及初速分析研究

线形爆炸成型弹丸(LEFP)战斗部近些年成为研究热点。以一种大长径比LEFP战斗部为研究对象,为了更精确地估算LEFP初速,利用数值模拟技术,对LEFP成型结果以及初速度进行仿真。通过研究LEFP各点初速分布,对格尼公式进行修正,求得适用于估算LEFP初速估算的修正格尼公式。在此基础上,提出符合LEFP战斗部的有效装药模型。通过试验研究,检验LEFP毁伤能力,并对毁伤元初速的试验结果、数值模拟结果、修正型格尼公式计算结果进行对比,验证修正后的格尼公式适用于LEFP战斗部的毁伤元初速估算。

灵巧弹药的发展和爆炸成形弹丸战斗部

论述了灵巧弹药的地位,末敏弹和末制导炮弹的关系,是优先发展“铜斑蛇”还是优先发展“萨达姆”,同时,对爆炸成形弹丸战斗部的特点,要解决的关键技术以及发展前景,根据国外弹药发展的经验教训和我国国情,提出了一些初步看法和建议。

双层药型罩EFP战斗部性能参数的灰色系统理论分析及实验研究

通过LS-DYNA有限元软件计算得到不同装药结构的双层药型罩爆炸成型弹丸(EFP)战斗部成型侵彻体的特征参数,利用灰色系统理论分析了药型罩材料密度、曲率半径、厚度比以及装药密度、装药长径比(L/D)对成型侵彻体不同特征参数的影响规律。基于灰色系统理论分析结果设计了不同装药结构的双层药型罩EFP战斗部并进行了毁伤效应实验研究。实验结果表明当内外药型罩的厚度比为1.33时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体的侵彻深度达到0.67倍装药口径,是具有相同装药结构EFP战斗部成型侵彻体侵彻深度的两倍左右;具有Cu-Cu或Cu-Fe药型罩组合方式的双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体在侵彻深度方面的能力大致相当,但是Cu-Cu药型罩组合方式的战斗部成型侵彻体侵彻钢板的形状近似呈圆形。

药型罩曲率半径对爆炸成型弹丸参数的影响

采用显式有限元程序对爆炸成型弹丸的形成过程进行了数值模拟,模拟的弹丸形状与高速摄影记录的结果非常相似。本文主要分析了EFP装药结构中药型罩曲率半径这一因素对所形成的弹丸参数的影响,结果显示,药型罩曲率半径对爆炸成型弹丸的外形、弹径和弹丸长度有着明显的影响。数值模拟技术可以指导爆炸成型弹丸战斗部的设计和分析,有助于研究EFP形成过程的研究,对进一步展开聚能装药的理论研究也具有一定的指导作用。

爆炸成型弹丸对装甲靶板的高速冲击效应研究

爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectiles,简称EFP)垂直高速冲击603装甲靶板实验,呈现了靶板入口卷边花瓣状破坏、出口具有拉伸断裂特征的外翻花瓣形穿孔、入口直径明显大于出口直径等宏观的冲击现象。为了从机理上研究EFP对装甲靶板的高速冲击效应,利用ANSYS/LS-DYNA动力学仿真软件,对整个冲击过程进行了数值模拟,再现了EFP形成、开坑、稳定侵彻、尾翼侵彻和冲塞贯穿的物理过程,模拟结果与实验现象吻合较好,并从原理上分析了实验中各宏观现象产生的原因。研究结果不但认识了EFP冲击装甲靶板的机理,也可为增强装甲防护能力和优化EFP设计提供理论参考,具有重要的现实意义和较高的工程应用价值。

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。

优化设计预期形状的爆炸成型弹丸

设计ＥＦＰ战斗部时，要综合考虑众多因素对ＥＦＰ性能的影响，随着计算机软、硬件技术的不断发展，计算机模拟在ＥＦＰ战斗部设计中将发挥更大的作用．将非线性优化思想引入到爆炸成型弹丸的计算机辅助设计之中，对药型罩的几何形状进行优化．优化设计了一个长径比为３，具有良好密实性的长杆状爆炸成型弹丸．

鱼雷聚能战斗部EFP侵彻潜艇结构模拟靶数值模拟

测试鱼雷聚能战斗部爆炸成型弹丸(EFP)对潜艇结构的毁伤效果,考核战斗部威力指标,有利于准确评估反潜鱼雷聚能战斗部毁伤威力。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,采用ALE流-固耦合算法,分析了EFP在侵彻过程中速度和加速度的变化规律,计算出装药量1.882 kg缩比鱼雷聚能战斗部EFP穿透厚度650 mm潜艇模拟水舱后,对潜艇耐压舱模拟靶板的侵彻破孔直径为49 mm,EFP穿透6层间隔后效靶之后,余速131.5 m/s。与实验结果对比,两者结果比较接近,表明模型建立合理,数值模拟算法选择正确,可为评估鱼雷战斗部毁伤威力提供参考。

一种双模态EFP战斗部的数值仿真

针对同一成型装药形成多模毁伤元问题,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对在药型罩前加装一刻槽圆环形成带尾翼爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)的成型过程进行了数值模拟,结果表明,该装药结构能形成带有8个尾翼的EFP,带尾翼EFP的长径比是EFP长径比的2.75倍,其头部速度比EFP增加了15%,实现了带尾翼大长径比EFP和EFP两种模态的转换。

EFP战斗部的形成过程及影响因素

针对爆炸成型弹丸(EFP)战斗部的结构及形成过程,对如何获得具有良好气动外形EFP的方法进行了研究,并通过数值模拟,对采用的方案进行了分析.

主动防护系统与EFP战斗部对抗过程

对硬杀伤主动防护系统的关键技术进行了分析,引出了远射战斗部技术。分析了远射战斗部,即爆炸成型弹丸(EFP)的成型机理与主要特性。从反应时间的角度,对远射战斗部突破主动防护系统的可行性进行了分析,得出了肯定结论。计算了远射战斗部的起爆距离区间,可为下一步远射战斗部的设计提供依据。

周向多线性爆炸成型弹丸技术研究现状与发展

传统的破片式防空反导战斗部爆炸后产生的破片杀伤元数量虽多,却不能有效击毁来袭的不敏感弹药,存在威力不足问题,因而限制了其发展。周向多线性爆炸成型弹丸(multiple linear explosively-formed projectile,MLEFP)战斗部爆炸后在周向产生多个高速、大质量、大长径比的对折型线性爆炸成型弹丸(linear explosively-formed projectile,LEFP),具备击穿、击爆厚壁壳体不敏感弹药的能力,因此在中近程防空反导作战中具备广阔的应用前景。从线性毁伤元的发展和对折型LEFP的成型技术出发,重点分析了炸药装药、药型罩等关键部件影响线性毁伤元成型的研究成果,对比了3种毁伤元初速工程计算模型的理论依据、优缺点等,概括了近年来对折型LEFP侵彻试验结果,最后总结了周向MLEFP战斗部及其毁伤元未来的发展方向。