弹丸破片质量与数量分布预测计算软件重构与再开发

为解决原弹丸破片质量与数量分布预测计算软件处理能力弱、可视化程度不高、无存储机制等问题,对其进行了重构与再开发。通过采用面向对象方法及Python、Pycharm、PyQt等先进开发工具与技术,新版软件提高了计算精度,扩大了预测适用范围,同时先进的系统架构,为后续机器学习等智能预测开发提供底层技术支撑。验证执行各预测模型算法,有效破片数量/质量与历史实验结果平均相对误差小于±3%;杀伤破片数量/质量与历史实验结果相对误差小于±1.9%。

弹丸破片测速的新概念与新方法可行性研究

由于弹丸的杀伤能力与其破片动能有直接的关系,因此,采用弹丸破片在定距离处平均击靶速度(破片存速)比采用破片平均飞散速度衡量破片杀伤能力更为准确,也更具有实际意义。在此概念基础上,本文设计了一种新的破片测速方法。利用破片穿入预置阻尼块发生侵彻现象时其侵彻深度与撞击速度的函数关系,采用现代传感器技术及数据采集处理技术,测量出破片侵彻深度,从而准确测定破片击靶速度与分布,为弹丸破片杀伤能力的评估提供了一种新的思路与方法。

基于STM32F4无阻碍弹丸破片信号采集技术研究

弹药近爆炸点周围有强烈的烟尘、强光,为了对此环境下形成的破片进行有效测试,应用对射微波测试靶作为无阻碍区截装置,将破片经过的信号转换为电信号,基于STM32F4研制了一种破片信号的采集装置。针对微波测试靶产生的破片特征信号,采用高速运放芯片设计了信号调理电路,以STM32F407为主处理器及其具有的A/D转换器通过软件设计完成信号的数字化处理,采用高速铁电存储器实现大容量数据存储,选用网络接口将采集的破片信号传输至PC端进行破片信号的处理。通过软硬件调试,验证了系统的可行性。

存储式弹丸破片速度测试装置设计及应用

对目前常用的3种弹丸破片速度测试方法包括梳状靶、断靶和光电靶进行了比较分析,针对原有测试方法的缺陷和不足,研制了存储式弹丸破片速度测试装置,并对其设计方法及实际应用情况进行了分析。该测试方法提高了试验的可靠性,减少了测试工作量,取得了较好的使用效果。

某舰炮破片弹丸对反舰导弹毁伤的数值模拟

为研究舰炮破片弹丸对空中运动反舰导弹的毁伤规律,采用有限元软件建立破片弹丸毁伤反舰导弹的数值模型,在动态爆轰过程分析弹丸速度对破片生成规律的影响,在毁伤过程探讨破片群冲击反舰导弹的特征。结果表明,与静态爆轰相比,动态爆轰破片呈喷射状散布;随着弹丸速度的衰减,生成破片的速度明显下降,但破片群受炸药驱动的速度增量却逐渐增大;同时,不同速度弹丸的破片速度曲线均呈快速上升至波动上升至趋于稳定的趋势,但快速上升段受弹丸速度的影响不同;破片群的毁伤形式主要有贯穿、侵彻随行、切割跳飞以及未相遇4种情况,在1/4弹丸中,贯穿破片占比5.5%,有效破片占比38%。

基于SIMULINK的弹丸自然破片运动模型仿真研究

为了研究实际空气中自然破片的运动规律,建立了直角坐标系下破片质心运动模型,并建立SIMULINK仿真模型对破片的运动微分方程组进行仿真求解,得到了破片的运动轨迹、飞行的水平距离、落地时的动能,以及破片随其初始飞行角度变化的规律。研究结果表明,基于SIMULINK对弹丸破片运动规律进行研究,可以获得直观、形象、准确的仿真计算结果,为进一步研究破片的杀伤、设防、防护打下了基础。

半预制破片PELE弹丸效能的数值分析

为研究壳体刻槽长度和深度对半预制破片PELE弹丸效能的影响,对5种不同刻槽长度和不同深度的PELE弹丸侵彻4340钢质靶板的过程进行数值分析。结果表明:半预制破片PELE弹丸比普通PELE弹丸的后效毁伤性能有显著提高;不同刻槽长度的半预制破片PELE弹丸,随刻槽长度的增加,形成破片的最大径向速度变化较小,破片数量减少,形成破片的大小、质量逐渐增加,动能增大,毁伤性能增强;随着刻槽深度的增加,形成破片的最大径向速度显著增加,破片数量增多,但破片的大小、质量逐渐减小,动能减小,毁伤性能降低。

结构参数对半预制破片PELE弹丸毁伤性能的影响

为了研究V型槽刻槽角度(θ)、刻槽长度(L)和刻槽深度(H)对半预制破片PELE(HF-PELE)弹丸毁伤性能的影响,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件数值模拟了HF-PELE弹丸侵彻4340均质钢靶过程。在分析V型槽刻槽角度对HF-PELE弹丸毁伤性能影响的基础上,以V型槽θ、L、H为变量,以破片径向速度为目标函数值,应用正交优化获得了HF-PELE弹丸V型槽结构参数的最优组合:θ=40°、L=8 mm、H=3.5 mm,此时,弹丸的破片最大径向速度最高,为161.82 m·s-1。结果表明:在HF-PELE弹丸结构参数中,H对破片的最大径向速度影响最大,θ次之,L最小。

纤维增强复合材料三明治板破片穿甲数值仿真

研究破片对(由钢板、纤维增强复合材料板及钢板叠合而成)纤维增强复合材料三明治板穿甲过程中能量转化规律。进行破片模拟弹丸(FSP)对不同结构三明治板高速穿甲数值仿真,获得FSP弹丸对16种三明治板的弹道极限,并与实验结果对比验证数值仿真的可信度。通过分析数值仿真结果,进一步研究破片临界贯穿条件下纤维增强复合材料三明治板各组成部分吸能比率与结构尺寸相关性。结果表明,不同厚度夹层板的吸能比率恒定(芳纶纤维10.41%,玻璃纤维2.68%),夹层板内能随厚度的增加呈二次函数增加。由此获得破片对纤维增强复合材料三明治板弹道极限速度计算方法。

钢/芳纶/钢三明治板抗高速破片侵彻性能研究

研究钢板、芳纶纤维板和钢板叠层三明治板对高速破片的防护性能。通过AutoDyn有限差分程序计算,获得不同质量破片模拟弹丸对6种结构尺寸三明治板的弹道极限,得到了破片穿甲极限速度与中间层厚度的拟合关系式,据此分析了破片临界贯穿条件下夹层板厚度对三明治板面吸收能的影响规律。研究表明:三明治板的面吸收能随夹层厚度的增加呈二次函数递增关系。研究结果可为钢/芳纶/钢复合装甲结构的设计提供参考。

纤维增强复合材料三明治板的破片穿甲实验

研究了钢板-纤维增强复合材料板-钢板构成的三明治结构对破片的防护性能。通过破片模拟弹丸(FSP)高速撞击不同结构三明治板实验,获得FSP弹丸贯穿16种三明治板的弹道极限,分析结构特征对纤维增强复合材料三明治板比吸收能的影响。结果表明,叠层芳纶、玻纤基三明治板较单层结构三明治板比吸收能分别提高了8.31%和16.09%,8mm面板+8mm夹层+6mm背板芳纶、玻纤基三明治板较4mm面板+8mm夹层+10mm背板的芳纶、玻纤基三明治板比吸收能分别提高了37.72%和25.35%;芳纶、玻纤基三明治板的比吸收能均随复合材料夹层厚度的增加呈指数递增,夹层基板的抗拉性能是影响三明治板比吸收能的重要因素;同面密度下,厚面板、薄背板及多层叠合夹层结构的三明治板具有更高的比吸收能。