周向六线起爆下杀伤战斗部的破片飞散特性

为简化起爆结构,提高引战系统可靠性,采用定向战斗部已有的周向六线起爆方式替代中心起爆,基于流体动力学理论对周向六线起爆下爆轰波的碰撞进行了理论分析,采用LS-DYNA进行了数值计算,并开展了战斗部样弹静爆试验。结果表明,相较于中心起爆,周向六线起爆条件下破片加速历程与其所在周向位置存在关联,并出现二次加速现象;在相邻起爆点对称面附近产生马赫爆轰波,局部压力可达44.2GPa,并在战斗部中心汇聚,中心处压力可达100GPa以上;轴向多点起爆改善了端面稀疏波的影响,破片速度得到提升,轴向破片速度一致性明显提高;破片飞散初速数值计算与试验结果误差在8.1%以内,不同区域破片初速增益可达4.6%~9.9%。表明周向六线起爆模式是替代定向杀伤战斗部中心起爆模式的有效途径。

波形控制器对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究

为提升杀伤战斗部破片轴向飞散的集中度,提高战斗部的轴向杀伤威力,提出使用波形控制器控制破片的飞散方向。基于爆轰波在波形控制器界面发生反射的规律以及Shapiro公式,设计了波形控制器的形状,使用LS-DYNA有限元软件和ALE(arbitrary Lagrange-Euler)算法对破片的飞散过程进行数值计算,结合战斗部原理样机静爆试验,验证了使用波形控制器改善破片飞散特性方法的合理性。对比了有无波形控制器时破片飞散过程的差异,对无波形控制器以及波形控制器材料分别为尼龙、聚氨酯和聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)时杀伤战斗部的破片飞散速度和破片飞散角规律进行了分析。结果表明:波形控制器可以减小战斗部中心和两端位置的破片飞散速度大小差异,使中心到两端位置的破片飞散方向角变化均匀,破片在轴向的分布更加均匀;不同材料的波形控制器对破片飞散特性影响不同,波形控制器的使用减小了破片飞散角,增大了破片分布密度,提升了破片飞散的集中度。破片飞散角数值计算值与试验计算值误差在6.53%之内,与无波形控制器的杀伤战斗部原理样机相比,含波形控制器且材料为尼龙、聚氨酯和PTFE的战斗部原理样机破片飞散角分别减小了40.00%、 44.00%和46.67%。

不同起爆方式下波形控制器对破片飞散特性影响数值计算研究

基于波形控制器改善杀伤战斗部轴向飞散特性,使用数值计算的方法比较了中心点起爆、一端中心起爆、两端中心起爆和中心三点起爆方式下有无波形控制器对破片空间分布、破片飞散速度和破片飞散角的影响,总结了不同起爆方式下波形控制器对破片飞散特性的影响,并对波形控制器的影响机理进行了初步分析。结果表明:与无波形控制器相比,4种起爆方式下波形控制器可以提高破片轴向飞散距离的一致性和飞散速度一致性,含波形控制器数值模型破片飞散角数值计算值依次分别减小43.2%、43.3%、40.0%和35.2%,破片沿轴向分布更集中,破片分布密度分别增大78.3%、78.4%、68.0%和55.8%,波形控制器对一端中心起爆时的破片分布密度增益最显著,研究结果可为波形控制器曲线和杀伤战斗部结构设计提供参考。

基于Abaqus与LS-DYNA的破片飞散特性联合分析方法

为减少破片飞散特性仿真分析的工作量,简化海量破片前后处理的难度,借助Abaqus基于Python的二次开发功能,编写破片飞散仿真前后处理自动化建模程序。将inp文件转译为k文件,让LS-DYNA读取inp文件并进行计算;读取LS-DYNA的结果文件,对海量破片数据进行后处理分析。程序仿真结果与试验吻合,验证该联合分析方法方便快捷且深入全面。

内衬对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究

为提高杀伤战斗部破片轴向杀伤威力,基于Shapiro公式,改进杀伤战斗部内衬曲线,设计了破片飞散角为5°和9°杀伤战斗部。使用LS-DYNA有限元软件和ALE算法,对破片飞散过程进行了数值仿真计算,进行了战斗部原理样机静爆试验,证实了内衬曲线的合理性,分析了内衬曲线形状及厚度对破片飞散特性的影响。结果表明:飞散角试验值及仿真计算值与理论设计值误差在8%之内;破片飞散角设计值越小,内衬曲线曲率越大,破片初始飞散速度越小;适当增加内衬厚度,破片初始飞散速度增大,破片飞散角减小。

偏心多点起爆战斗部破片飞散实验研究

研究战斗部偏心多点起爆条件下破片径向飞散规律 .针对一定结构的圆柱形战斗部 ,分别进行了偏心多点起爆条件下破片初速和破片数的径向分布实验 ,通过对实验结果进行分析得出规律性认识 .研究结果表明 :偏心多点起爆可使战斗部定向方向上的破片获得更大初速 。

偏心起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响

为了研究起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响,采用LS-DYNA软件模拟研究了六棱柱定向战斗部分别用面偏心一线、面偏心两线、面偏心三线、棱偏心一线及棱偏心两线起爆时的破片飞散速度、破片方向角,结果表明,偏心起爆可以明显提高定向区域内的破片飞散速度,且破片束基本分布在25°左右的径向范围内,棱偏心两线同步起爆时,对目标方位破片最大飞散速度增益可达29.73%,采用棱偏心两线序贯延时起爆可使轴向方向角改变量达6.77°。

基于战斗部微圆柱分析的破片飞散特性研究

基于战斗部的微圆柱方法分析了一端起爆情况下爆轰波对破片微元的驱动飞散机理。通过联合同样基于战斗部微圆柱的破片初速端部修正方法,得到了一种基于微圆柱的破片飞散方向沿战斗部轴线分布的计算方法。并基于扇形靶板及经纬度试验测试分析方法,开展了战斗部破片飞散方向的试验研究。验证了该基于微圆柱的战斗部破片飞散方向计算方法的准确性。破片飞散特性研究对于深入开展战斗部破片飞散方向的控制与应用研究提供了重要的参考依据。

三种类型战斗部破片飞散的数值模拟

为了得到可变形战斗部的整体性能，用有限元动力学程序LS—DYNA模拟了相同结构口径、相同装药类型的可变形战斗部、偏心起爆和传统周向均匀战斗部的飞散过程，得到三种结构战斗部沿目标方位角和破片飞散角内的破片空间和速度分布。结果表明，在给定毁伤目标范围内（-30°～30°），与传统周向均匀战斗部相比，偏心多点起爆战斗部的平均速度增益为124．6％，密度增益为103．5％；可变形战斗部的平均密度增益为175．9％，平均速度增益为110．2％。可变形战斗部对目标的整体毁伤性能优于偏心起爆战斗部。

定向战斗部破片飞散的数值模拟与试验研究

利用数值模拟方法对展开型定向战斗部的破片飞散过程进行研究,获得了破片数目和速度的分布规律,对比分析了不同展开姿态对破片飞散区域的影响特性,总结得到了最优展开姿态的取值范围,并通过静爆试验验证了数值模拟结果的准确性。研究结果验证了展开型定向战斗部具有较高的定向毁伤效能,为战斗部展开过程及二次起爆设计提供了重要的参考依据。

防空导弹战斗部破片飞散特性分析

以某型防空导弹的破片杀伤式战斗部为例 ,分析了在不同坐标系中的破片动态飞散特性 ,分别计算出在地面坐标系和弹体坐标系中破片的动态飞散密度函数 。

D型战斗部破片飞散性及威力场快速计算

破片威力场的快速计算是实现战斗部对目标快速评估的关键之一,本文中分别对型面宽度为90°、120°和150°三种D型战斗部的破片飞散规律进行实验和数值模拟研究,考察型面宽度和起爆模式对破片威力场的影响规律。结果表明:三种结构中包含90%破片的方位角分别为21.16°、23.88°和30.08°;偏心线起爆和双端面偏心起爆,在20°方位角内破片总能量分别是周向均匀战斗部中心起爆能量的3.4倍和3.3倍;基于三种典型型面的破片威力场公式,通过构建二次插值函数获得其他型面战斗部的破片分布,为D型战斗部破片威力场的快速计算提供了一种有效方法。

破片飞散角动静爆关联的试验研究

为研究破片飞散角的动静爆关联,减小评估动爆弹药威力的成本,通过靶场试验的方法得到某型弹药动静爆破片空间分布和起爆点位置等试验数据。由试验数据计算出动静爆破片飞散角并与矢量叠加法计算结果作对比,发现矢量叠加法计算结果有一定误差。定性分析了矢量叠加法产生误差的原因,并在矢量叠加法的基础上提出一种修正矢量叠加法,使修正算式的计算结果更符合动爆试验结果。

起爆点位置对破片飞散方向的影响研究

通过运用TG,Ansys等软件进行仿真建模计算的结果和试验结果分析对比确定小长径比多功能战斗部初始破片飞散状态,再确定仿真方案并进行仿真建模运算。仿真结果表明,在中心起爆点位置距离装药底端面29. 6 mm时,可有效缩小破片飞散角,使破片带更加集中,并且破片飞散速度有轻微提升,提高破片杀伤威力。

药型罩锥角对破片飞散的影响

为了研究药型罩锥角对某小长径比多功能战斗部破片飞散的影响,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了不同的药型罩锥角条件下破片飞散速度和破片飞散角的变化。仿真结果表明:破片的整体飞散速度随着药型罩锥角的增大而增加,锥角每增大10°,破片整体飞散速度增加2%,因此破片杀伤威力得到提高;破片飞散角度随着药型罩锥角的增加会略微增大,提升破片对目标的杀伤面积,且破片飞散角度会整体向上偏移。后续通过静爆试验验证了数值模拟结果的准确性。可为小长径比多功能战斗部在调整破片杀伤威力方面的研究提供参考。

依破片飞散角探讨轻型杀伤弹的威力标志量

通过建立圆柱形弹体破片飞角随落角变化的方程,分析其变化规律,提出应将圆柱形杀伤弹体改为球形、卵形或流线形,以提高实战杀伤效果;提出用45°落角的有效杀伤半径取代密集杀伤半径作为杀伤威力标志量,使之较好接近实际。

梯形截面战斗部预制破片爆炸飞散数值模拟

研究梯形截面杀伤战斗部预制破片飞散特性规律,为梯形截面杀伤战斗部的设计提供参考。运用ANSYS/LS-DYNA软件建立了5种不同形状梯形截面杀伤战斗部模型,并进行了爆炸驱动预制破片的数值模拟,得到了破片分布规律、梯形面上破片飞散速度、不同起爆点破片的飞散特性。结果表明:4个梯形面上的破片形成了4个破片束,下面破片飞散角最大,可达105°,梯形斜面上的破片飞散方向相对于斜面法向朝梯形下方偏转,最大偏转34.5°。θ为60°之前,梯形面上的破片平均速度随着θ的增大提高了8.6%,梯形下面破片平均速度大于梯形上面。θ过大会降低梯形下面和斜面上破片平均速度。梯形斜面上最大速度破片位于斜面上部。梯形对称轴上不同位置的起爆点对梯形面上破片周向飞散角和斜面破片偏转角影响不大,但是可以提高对侧方向破片飞散速度,下面破片增幅达3.7%。θ为45°、起爆点设置在梯形上面可使下面破片获得最大的杀伤威力。

聚焦式战斗部破片轴向飞散控制技术

为研究聚焦式战斗部在炸药驱动下破片的轴向飞散特性,提高其轴向杀伤威力,以Shapiro公式为理论指导,对聚焦式战斗部壳体母线进行设计,并对战斗部装药结构进行优化改进。利用LS-DYNA有限元程序及ALE算法对战斗部的爆炸过程进行模拟,以破片轴向分布为指标,对装药结构、壳体母线曲率与破片飞散特性的关系进行了分析。结果表明,"工"字形圆台装药和壳体母线曲率能够有效控制战斗部破片的轴向飞散,并得到了圆台的合理高度。此结果对于深入开展战斗部的破片飞散方向控制及应用研究提供了重要参考。

射击迹线技术在战斗部破片场仿真中的应用

为模拟战斗部破片的宏观可控性和微观随机性 ,建立了描述广义杀伤战斗部起爆及破片飞散的射击迹线仿真模型 ( Shot-line model) ,应用于几种典型的破片战斗部中 ,并通过视境仿真技术生成各破片场仿真场景。该模型将为战斗部设计、威力评定。

战斗部破片空间分布测试方法综述

目前破片空间分布测试方法的发展及主要技术手段,包括两大类:一类是接触式测量,如破片拦截靶;一类是非接触式测量,如天幕靶、光幕靶、激光扫描、高速摄影测量系统等。通过对战斗部破片空间分布测试方法存在的问题进行讨论,分析各技术手段的优缺点,最后对战斗部破片空间分布测试方法的发展方向进行了展望。