带尾翼爆炸成型弹丸的新技术

应用在药型罩表面贴附惰性隔板的方法可以研制出尾翼稳定的爆炸成型弹丸(EFP)。回收试验表明,尾翼的数量与隔板的数量相对应,隔板越厚,隔板处药型罩压垮变形与无隔板处变形差异就越大,形成的尾翼较为明显,可以根据尾翼形状和数量要求来设计隔板。

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。

三点起爆控制参数对尾翼爆炸成型弹丸成型的影响

针对三点起爆控制参数(起爆直径、起爆同步误差)对尾翼爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)成型的影响问题,理论分析了三点起爆条件下爆轰波的马赫碰撞,计算获得了不同起爆直径下马赫波的相关参数,利用LS-DYNA有限元软件通过数值模拟研究了不同起爆直径下三点起爆同步误差对EFP尾翼成型及飞行速度的影响规律。结果表明,起爆直径越大,马赫波在药型罩上的作用面积越小,马赫超压越大,形成的EFP长径比和速度越大;起爆直径为30、40、50 mm三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差分别为50、100、150ns;此外,尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的侧向分速度,提高飞行稳定性。

尾翼型爆炸成型弹丸的数值模拟及实验研究(英文)

在药型罩上粘附铝隔板是一种新的形成尾翼型爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)的实验方法。通过实验和数值模拟对该方法进行了分析,探讨了形成尾翼的机理。利用有限元分析软件LS-DYNA,对大锥角型、球缺型和弧锥结合型3种不同药型罩在采用新方法时形成的尾翼型EFP进行了三维数值模拟分析,并将模拟结果与实验结果进行对比。研究结果表明:3种药型罩均能形成比较明显的尾翼,数值计算结果与实验结果较吻合。该研究为设计尾翼型EFP提供了一种新的参考方法。

一种带尾翼爆炸成型弹丸的研究

利用LS-DYNA显示动力分析有限元程序,采用流固耦合方法,对带尾翼EFP的形成过程进行数值模拟。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2.23倍,其头部速度比EFP增加了15%。

形成尾翼爆炸成型弹丸的一种新方法

提出了形成尾翼爆炸成型弹丸的一种新方法,并用数值模拟手段验证了该方法。建立了数值计算模型,以正六边形罩 EFP 装药结构为例,展示了正多边形罩形成尾翼爆炸成型弹丸的过程。利用数值计算的结果分析了正多边形罩形成尾翼弹丸的机理。数值模拟结果及其分析表明:文中提出的方法可用于形成尾翼爆炸成型弹丸,且弹丸性能较优。

带尾翼翻转型爆炸成形弹丸试验研究

采用多点起爆方式,设计了带尾翼翻转型爆炸成形弹丸(EFP)试验装置。用X光和SVR数字相机拍摄了EFP的外形和速度;用多层纸靶测试了EFP在不同飞行距离时的飞行姿态;进行了EFP穿靶能力的检验;并利用泡沫和锯末进行了EFP的软回收。由试验结果知,EFP速度为1.56～1.72km/s,长径比最大达到了3.69,由药型罩转变为EFP的质量转换率达到了98%,EFP具有较好的尾翼结构和气动稳定外形。该EFP能穿透厚度为50mm的厚钢靶或厚度为6mm、间距各为1m的5层薄钢靶。

三点起爆同步误差对尾翼EFP成型性能的影响

针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题,利用LS-DYNA有限元软件,分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程,研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明,三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心,使EFP尾翼成型不规则;三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100ns,且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的水平分速度,提高飞行稳定性。

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。

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．

贴隔板法在尾翼EFP成型中的应用研究

采用LS-DYNA对在药型罩上粘附隔板结构形成带尾翼型爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)进行三维数值模拟,从药型罩微元压跨速度和压力的角度初步探讨了形成尾翼型EFP的机理,对同一直径的大锥角型、球缺型和弧锥结合型药型罩形成的尾翼型EFP进行了对比分析,三种结构药型罩均能形成较为明显的尾翼,其中大锥角型药型罩得到的EFP速度最高。数值计算结果表明,EFP尾翼数与药型罩上所粘贴的隔板数一致,三种不同结构药型罩上粘贴四个隔板,得到的尾翼数均为四个。通过实验,对贴隔板法形成尾翼EFP做了进一步验证,实验结果与数值模拟结果基本一致。

多点起爆对杆式爆炸成型弹丸成型的影响

针对多点同步起爆网络在杆式EFP成型装药上的应用问题,利用LS-DYNA有限元软件仿真研究了多点起爆参数对杆式EFP成型参数的影响规律,并利用X光试验验证了数值模拟方法的有效性。结果表明:选择3点起爆方式可以减小杆式EFP头部断裂的风险,同时避免因起爆点数量增加带来的系统起爆误差增大;控制最大起爆同步误差在200ns以内可保证形成的杆式EFP成型规则并具有一定侵彻能力。

基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型因素研究

采用试验验证过的数值模型,以爆炸成型弹丸速度、比动能和长径比为评价指标,系统地研究了装药长径比、药型罩内径、外径和药型罩中心厚度等对指标的影响规律,获得一种基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型方案.结果表明基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型规律不同于利用挡环形成的准球形爆炸成型弹丸,以及同样利用非等壁厚药型罩形成的长杆式爆炸成型弹丸.该爆炸成型弹丸成型方法结构简单,并可以实现较好的准球形爆炸成型弹丸外形和侵彻威力.

多边形壳体厚度对带尾翼EFP成型过程影响的数值分析

基于带尾翼EFP成型机理,利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立一个具有特定形状壳体的EFP战斗部模型,研究多边形壳体引导爆轰波作用于药型罩上的觃律和作用结果。模拟结果表明多边形壳体EFP战斗部尾翼成型效果良好,幵且具有一定的对称性,当壳体边长与装药直径之比为0.60~0.65时,成型效果理想。

贴隔板法形成尾翼型EFP的试验研究及数值模拟

通过合理设计隔板的几何尺寸和炸药的装药量,对在药型罩凸面粘附隔板的方法形成尾翼型爆炸成型弹丸(EFP)进行试验研究。同时利用LS-DYAN对新方法形成的尾翼进行数值模拟,通过数值计算得到了药型罩微元上的压跨速度和压力曲线,从药型罩微元压跨速度变化和药型罩表面爆轰压力变化的角度出发,分析了新方法形成尾翼的可行性。试验与数值模拟结果表明,贴隔板法可以形成尾翼型EFP。

尾翼型EFP形成的数值模拟研究

为得到飞行稳定性较好的尾翼型爆炸成型弹丸。文中利用有限元分析软件,对三种药型罩结构的成翼过程进行数值模拟,对比计算结果得知,药型罩外表面周向对称刻槽且槽内有填充物时成翼效果较优。继而改变槽深、槽宽等参数,并以不同材料填充槽体进行计算。结果表明:槽深、槽宽等均对侵彻性能影响显著,且填充45钢,槽宽为0.048倍、槽深为0.038倍装药直径时,具有较大的侵彻速度和长径比,尾翼成形效果较好。

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。

隔板法形成尾翼EFP的机理探讨

由于规律性尾翼EFP(Explosively Formed Projectile)具有较好的飞行稳定性,为此对大炸高条件下EFP飞行稳定性进行研究。提出一种新型形成尾翼的简易方法,即在药型罩上粘附隔板,利用隔板改变爆轰波阵面的结构形状,从而改变药型罩的变形规律,形成一种带有尾翼的EFP。首先从理论上探讨了该方法的可行性,根据理论分析结果设计了不同尺寸的隔板。然后通过实验验证理论分析结果,最后采用LS-DYNA对尾翼EFP形成过程进行数值模拟。结果表明:在药型罩上粘贴隔板可以形成尾翼EFP,尾翼EFP形状与隔板尺寸具有一定的相关性。

三层串联EFP成型与分离行为

针对三层串联EFP成型及分离问题,采用数值模拟方法,描述了三层串联EFP成型过程,揭示了三层药型罩材料匹配对串联EFP分离行为的影响规律.结果表明:三层串联EFP成型过程包括冲击、闭合和自由飞行三个阶段.冲击阶段:三层罩主要在轴向发生相互碰撞,实现动能交换,形成速度差,是导致三层串联EFP分离的主要原因;闭合阶段:三层罩逐渐拉伸闭合,并同时在径向和轴向发生碰撞,影响三层罩的成型和分离特性;自由飞行阶段:三层串联EFP形貌和速度趋于稳定,彼此间不再发生碰撞,三层串联EFP之间的距离随时间逐步增大.与此同时,三层药型罩材料匹配显著影响串联EFP分离行为,45#钢罩能够实现与前铜罩的快速分离,同时阻滞后铜罩的有效分离.进一步与脉冲X光实验结果相比,数值模拟与实验结果基本吻合,验证了数值模拟的有效性.