双层增强型爆炸反应装甲抗破甲能力数值模拟研究

构建了基于模块化组合的双层增强型爆炸反应装甲模型,采用非线性动力学计算程序LS-DYNA,对其在0°、22°、45°、68°等4种侵彻角度下抗击某型制导弹药前级战斗部的能力进行了数值模拟研究,并开展了飞行破甲试验验证,对冲击引爆效果以及钢板抛掷、切割、扰动射流的过程进行了定量计算,研究结果表明:当侵彻角度≤45°时,2层ERA均被引爆;当侵彻角度>45°,ERA-2的引爆难度增大,残余射流无法从ERA-2作用场逃逸;当侵彻角度≥68°,只有ERA-1被引爆,残余射流无法从ERA-1作用场逃逸,飞行破甲(侵彻角度为46.5°)试验结果与数值模拟结论基本一致,分析得到了射流横向偏移速度随侵彻角度变化的关系式以及钢板连续干扰的时间区间,对毁伤评估模型构建具有参考价值。

爆炸反应装甲防攻顶技术研究

为了适应战争形式的演变,坦克和装甲车辆顶部防护的有效性一直在提升。首先对爆炸反应装甲(explosive reactive armor,ERA)干扰破甲弹机理进行理论计算研究,然后设计出一种高效的组合爆炸反应装甲,最后进行了试验验证。结果表明:该反应装甲能够有效干扰100型标准破甲弹的侵彻。

爆炸反应装甲运动规律的数值仿真及研究

本文采用LagrangeAutodyn 2D程序 ,计算仿真实际尺寸的一代爆炸反应装甲盒 (REA)在起爆后各飞板的运动规律以及相互作用的特点。仿真和实验结果表明上下飞板和面板的速度相一致 ,上飞板与面板碰撞后将断裂 ,在上飞板和下飞板之间有一空间可使主级装药射流无干扰通过 ,串联战斗部具有较小的延时时间 ,最佳的着靶姿态和较小的干扰因素。

EFP侵彻爆炸反应装甲过程研究

为了提高串联战斗部侵彻爆炸反应装甲的能力,消除爆炸反应装甲对主射流的影响,对串联战斗部前级爆炸成型弹丸(EFP)侵彻爆炸反应装甲进行了数值模拟和试验研究。建立了前级EFP装药从起爆、成型到侵彻爆炸反应装甲全过程的有限元模型,采用二维轴对称拉格朗日算法计算得到了EFP侵彻爆炸反应装甲各板的速度、直(孔)径和PBX9504炸药板内的冲击压力,得出了EFP对爆炸反应装甲穿而不爆的结论。通过EFP实弹侵彻爆炸反应装甲实验,证实了串联战斗部前级EFP对爆炸反应装甲穿而不爆的过程。

双层爆炸反应装甲作用场分析与试验研究

为了对付披挂双层爆炸反应装甲的装甲目标,有必要对双层爆炸反应装甲作用场进行系统研究。在对双层爆炸反应装甲各飞板运动规律研究的基础上,建立了双层爆炸反应装甲作用场的模型。运用该模型在不同装甲板斜置角和双层楔形角的条件下,对双层爆炸反应装甲作用场作用时间进行了研究,并利用脉冲X光试验对上述结果进行验证。结果表明,装甲板斜置角和双层楔形角对爆炸作用场有较大的影响,在一定范围内,使作用场作用时间提高了1.75倍,且计算结果与试验数据吻合较好。

双层楔形爆炸反应装甲飞板的运动规律

根据单层爆炸反应装甲(explosive reactive armor,ERA)飞板运动规律,建立了双层楔形ERA飞板的运动模型。利用该模型对双层楔形ERA各飞板的运动规律进行分析,由此计算出飞板之间相互作用的时间。采用X光脉冲闪光测试系统对相应的实验进行记录,结果表明:根据理论模型计算结的相互作用时间与实验测得数据吻合较好,且双层平行ERA较单层ERA的飞板相互作用时间提高了5倍,双层楔形ERA的飞板相互作用时间又较双层平行ERA的提升38%。

命中位置对引爆重型爆炸反应装甲影响数值模拟

主要针对聚能战斗部引爆重型爆炸反应装甲问题开展研究,采用前处理软件TrueGrid建立了聚能射流引爆重型反应装甲数值计算模型,并采用非线性动力学软件LS-DYNA对该问题进行了数值模拟研究,使用后处理软件LS-prepost获得了不同命中位置对爆炸反应装甲引爆特性和飞散特性的影响特性.结果表明,命中位置对反应装甲引爆和飞散行为影响显著.命中位置越靠近反应装甲边缘,夹层装药起爆后的爆轰波峰值压力越低;飞板越晚开始飞散运动,加速时间越短;飞板飞散速度越小,对射流的干扰持续时间越长.

反爆炸反应装甲串联爆炸成型弹丸匹配设计方法

针对反爆炸反应装甲(ERA)串联爆炸成型弹丸(EFP)成型设计问题,建立串联EFP引爆能力、分离时序和侵彻能力的理论条件。采用ERA引爆判据、EFP速度衰减理论和侵彻理论,分析形状、质量比和速度差对引爆能力、分离时序和侵彻能力影响规律。基于作用场时间τe≤1500μs的典型ERA,在飞行距离H≤1000∅(∅为装药口径)时,获得串联EFP成型特征的必要条件,其中:球-杆组合型,前后EFP直径比d_(f)/d_(r)≤1.09,前EFP质量与总质量之比0.17<m_(f)/m≤0.40,前后EFP速度差Δv≥150 m/s;杆-杆组合型,d f/d r≤1.09,0.20≤m_(f)/m≤0.65,Δ_(v)≥166 m/s.对一种球-杆形串联EFP开展反ERA联动实验,采用高速摄影系统观测得到前后EFP分离飞行、前EFP击爆ERA以及后EFP侵彻靶板过程,验证了该设计方法和必要条件的正确性。

双层楔形飞板爆炸反应装甲干扰聚能射流的数值模拟

为得到干扰聚能射流能力更好的爆炸反应装甲,在经典爆炸反应装甲的基础上,设计了一种双层楔形飞板爆炸反应装甲。利用ANSYS/LSDYNA-3D仿真软件对3种不同方案进行了模拟计算,分别对各方案中飞板飞行形态、逃逸射流特性、射流的动能变化以及聚能射流对靶板的侵彻深度进行了分析。结果表明:夹层炸药引爆后,楔形飞板在向外飞出的同时具有一定的旋转特征,合理的摆放结构能够增大飞板与射流的作用面积;聚能射流在穿过反应装甲后,动能急剧下降,穿深能力降低,方案二聚能射流侵彻深度最浅,方案三次之,方案一最深,表明方案二具有良好的防护效果。对楔形飞板的研究丰富了爆炸反应装甲的结构设计,为反应装甲的进一步研究提供了理论参考。

爆炸反应装甲干扰穿甲弹的试验研究

为了更好地防御大口径穿甲弹的攻击,提高坦克在战场上的生存能力,采用试验研究和数值计算的方法,研究了一种新型爆炸反应装甲对穿甲弹的干扰。通过对穿甲弹以不同的法线角侵彻靶板装甲进行试验,得出不同入射角情况下的穿深,并对防护系数进行计算。结果表明,新型爆炸反应装甲能够有效地干扰穿甲弹,更易造成穿甲弹弹体的质量损失和飞行姿态的改变,破坏其继续穿入主装甲的能力,从而大大提高了对穿甲弹的防护效果。

单层爆炸反应装甲的间隔等效靶研究

为建立爆炸反应装甲的间隔等效靶,研究了在射流作用下爆炸反应装甲等效的机理;根据射流与爆炸反应装甲作用的特点,选择剩余穿深等效准则和两层间隔靶结构,分别推导了射流侵彻爆炸反应装甲及间隔靶时侵彻深度的计算模型;结合等效准则,建立了射流的着靶角为45°时单层爆炸反应装甲的等效靶。利用Ls-dyna仿真软件对射流侵彻爆炸反应装甲和等效靶的模型进行了仿真,并对射流侵彻间隔靶进行了试验。结果表明:试验平均侵彻深度为76.55mm,仿真所得侵彻深度为82.0mm,相对误差为6.6%,证明了所建模型的正确性。

爆炸反应装甲对爆炸成型弹丸侵彻效应影响的实验研究

为揭示三明治结构爆炸反应装甲(ERA)对爆炸成型弹丸(EFP)侵彻效应的影响,开展了铜质杆式EFP对披挂典型斜置角ERA主靶板的侵彻效应实验。采用脉冲X光摄影方法拍摄了EFP与ERA相互作用的图像,并获得了EFP对主靶板的剩余侵彻深度(RDOP)。实验结果表明,EFP对披挂ERA主靶板的RDOP随着ERA斜置角的增大而呈非线性下降,相对无ERA时的侵彻深度下降百分比呈指数增长的变化趋势。ERA炸药层厚度为0.027D(D为装药口径)时,当斜置角为0°和30°时,EFP的RDOP和相对侵彻深度下降百分比变化较小;当斜置角从30°增大到60°时,EFP的RDOP从0.50D减小至0.19D,相对侵彻深度下降百分比则从41%迅速增大到77%.随着ERA炸药层厚度的增大,EFP的RDOP减小、相对侵彻深度下降百分比增大。其中,ERA炸药层厚度为0.027D时的相对侵彻深度下降百分比比ERA炸药层厚度为0.018D时平均增大8%.

爆炸反应装甲作用场下近炸引信作用距离计算模型

为有效毁伤装甲目标,有必要考虑如何尽可能规避爆炸反应装甲作用场。针对爆炸反应装甲和破甲弹结构特性及作用机理,建立一种基于坦克炮低伸弹道的近炸引信作用距离计算模型。根据模型几何关系确定出破甲弹与爆炸反应装甲的极限交会距离,进而推出一级近炸引信作用的合理距离。运用该模型以某型破甲弹为例,推出极限交会距离的理论值以及一级近炸引信作用距离与弹丸速度的关系。爆炸反应装甲威力场试验表明,极限交会距离的安全临界值与其理论计算值基本吻合,由此计算模型推导出的引信作用距离具有较高精度,对工程设计具有一定的指导意义。

基于正交设计法的爆炸反应装甲优化设计

为提高爆炸反应装甲对长杆动能弹的防护能力,应用LS-DYNA仿真软件,结合正交优化设计方法,对爆炸反应装甲的结构进行正交优化设计研究。结果显示:着弹角θ是影响穿深P的主要因素,其次是面板hf,影响最小的是反应装甲与主装甲距离H;权衡空间因素,最佳设计参数θ=60°、hf=4 mm、hb=2 mm、H=10 mm。在此参数组合下,剩余穿深P下降80%左右,侵彻行程W下降79%左右,质量增益系数FWG高达2.54,数值计算的结果和实际结果基本一致,为爆炸反应装甲的设计研究者提供一定的参考和研究方法。

爆炸反应装甲主动防长杆穿甲弹技术新探究

阐述了坦克在战场上发挥的作用,介绍了长杆穿甲弹的特点和毁伤。根据坦克爆炸反应装甲防护机理及主被动防护的成熟理论技术,提出了爆炸反应装甲主动防高速长杆穿甲弹理论模型。基于成型装药理论,利用大椎角楔形药型罩形成的高速弹板侧向打击长杆穿甲弹,改变其飞行稳定性甚至折断,降低侵彻能力,对装甲防护具有很高的理论和实际意义。

爆炸反应装甲防护包络的数值仿真

为了得到爆炸反应装甲的防护包络(即爆炸反应装甲与射流的接触面上不同弹着点处的抗弹性能),应用三维有限元分析软件LS-DYNA,对弹着点处于不同位置时反应装甲的抗弹性能进行数值仿真,并开展对比实验。结果表明,仿真结果与实验结果吻合较好。不同弹着点处的抗弹性能存在较大差异,抗弹性能最优区并非反应装甲的对称中心或其附近区域,而是距反应装甲底端22.7倍及46.9倍射流直径处;反应装甲的有效抗弹区域约占65.8%,有效抗弹区内的抗弹性能较边界区提高约37.5%,反应装甲下部的防护效能较上部好。

适用装甲车辆的爆炸反应装甲研究

介绍了当前适用于装甲车辆的爆炸反应装甲的装备情况及研究发展现状,对其存在问题及解决方案进行了研究论述,分析了其未来的发展方向和趋势。

复合装甲与爆炸反应装甲正交组合性能研究

为了解决爆炸反应装甲殉爆、伤己的问题,同时不降低其对聚能射流的干扰能力,在双层楔形爆炸反应装甲的基础上,建立复合装甲与爆炸反应装甲的正交组合结构模型。通过ANSYS/LS-DYNA软件进行三维数值模拟仿真。研究结果表明:双层爆炸反应装甲对聚能射流侵彻深度能力具有较好的干扰效果;上层爆炸反应装甲、下层复合装甲的组合,对聚能射流侵彻深度能力的干扰效果虽然下降了5%,但不会出现伤及自身主战坦克装甲的可能。文中所述的数值模拟过程及结论为双层装甲的优化提供一定参考。

爆炸式反应装甲对长杆体侵彻的干扰作用

根据爆炸式反应装甲与长杆体相互作用的物理现象,研究了反应装甲干扰长杆体侵彻主装甲的机理,建立了长杆体与爆炸式反应装甲相互作用的理论模型.采用长杆体斜侵彻半无限靶板的分析模型,计算出杆体对主装甲的侵深和最终行程.实验研究表明,采用本模型计算的侵深和行程与实验结果基本一致.影响反应装甲对长杆体干扰的主要因素有反应装甲厚度、弹着点位置以及杆体直径.

长杆弹与爆炸式反应装甲平板飞散干扰模型

在一定的假设条件下,对爆炸式反应装甲干扰长杆弹的行为进行了研究,建立了长杆弹与反应装甲面背板相互作用的基本模型,用长杆弹的攻角和角速度的变化来描述干扰程度,并结合试验进行了验证。