冲击波和破片对飞机油舱的耦合毁伤效应研究

针对杀爆战斗部导弹打击地面飞机目标时,不同强度爆炸冲击波和不同形状破片的耦合毁伤问题,建立不同形状破片和不同质量球体炸药打击飞机燃油舱的有限元模型,研究了单一毁伤元和多毁伤元耦合毁伤效应。结果表明:球体破片对飞机燃油舱的毁伤效果最好,长方体破片次之,正方体破片最差,但是长方体破片侵彻飞机燃油舱过程中温度最高、持续时间最长,对航空煤油的引燃概率最大;航空煤油内能和内部压力的升高主要是由破片的侵彻作用引起,冲击波对其具有增强作用,耦合作用下航空煤油的压力和内能增量大于两者单独作用之和;冲击波和破片耦合作用下不能提高破片对航空煤油的引燃能力。

典型舰船结构的水下爆炸耦合毁伤研究进展

随着精确制导、控制及超空泡技术的快速发展和应用,水下武器的命中精度和航行速度不断提升,对水下武器的高效毁伤能力提出了新的需求.水下武器攻击舰船目标时,爆炸冲击波、壳体碎片、气泡脉动、气泡射流以及空化效应等多种毁伤元共同对舰船目标造成毁伤破坏;此外,多发水下武器时空协同作战会对舰船目标造成耦合毁伤破坏.因此,研究多类型毁伤元、多发武器对舰船目标的耦合毁伤机理及模式是提升水下武器毁伤能力的关键.基于此,对比分析了水下接触爆炸、近距离爆炸以及中远距离爆炸时毁伤元耦合毁伤模式的区别.并从理论研究、仿真模拟以及试验验证等方面,对多类型毁伤元的耦合毁伤机理、典型舰船结构的耦合毁伤效应及基于时空协同的多发弹耦合毁伤作用的研究进展进行了梳理和归纳.在此基础上总结了现阶段针对舰船目标的水下爆炸耦合毁伤研究结果,对水下武器高效毁伤的研究方向进行了探讨,旨在为水下武器的高效毁伤技术研究提供参考.

破片与冲击波对固支方板的耦合毁伤效应数值研究

为探索固支方板在破片与冲击波耦合作用下的典型破坏模式及临界转换条件,采用耦合的SPH-FEM方法数值模拟靶板在破片与冲击波耦合作用下的破坏过程。结果表明:(1)耦合载荷作用下靶板的损伤模式主要分成两种,模式I:花瓣弯曲破坏;模式Ⅱ:拉伸断裂破坏。模式Ⅱ还可细分为两种,模式Ⅱa:板边界产生塑性变形,中心产生拉伸断裂破坏;模式Ⅱb:板边界和中心均产生拉伸断裂破坏。(2)模式I和模式Ⅱa之间的临界i*(无量纲冲量)值约为0.88;模式Ⅱa与模式Ⅱb之间的临界i*值约为0.64。(3)靶板的破口面积并不是随着i*的增大而增大,当i*=0.71时,破口面积达到最大值,约为抗爆有效面积的68%。

战斗部舱内爆炸下舰船耦合毁伤数值计算

[目的]旨在研究舰船结构在战斗部舱内爆炸下的耦合毁伤效应。[方法]以带壳弹起爆试验验证SPH-FEM耦合数值方法的有效性,对实船舱段缩比模型起爆试验进行数值计算,分析战斗部舱内爆炸时破片与冲击波对舰船结构的耦合毁伤效应。[结果]结果显示,在战斗部舱内爆炸作用下,金属壳体产生的随机高速破片群具有特殊的空间分布特征,率先引起当舱结构的局部破坏,冲击波压力加剧了局部破坏效应,结构破口进一步对舱内爆炸冲击波的传播扩散空间产生了影响,进而对相邻结构造成毁伤。[结论]研究表明:简单地将战斗部等效为裸装药的方法不能真实反映战斗部舱内爆炸对舰船结构的毁伤效果;采用SPHFEM耦合的数值方法能够良好地还原试验中战斗部对舱室结构的毁伤模式。

破片与冲击波对舰船板架的耦合毁伤效应试验研究

为研究舰船板架在破片与冲击波耦合作用下的变形及破损,开展了舰船板架在两种非标准圆柱形战斗部爆炸载荷作用下的毁伤效应试验。结果表明,光板在破片与冲击波耦合作用下的主要破坏模式有两种:花瓣弯曲破坏和拉伸断裂破坏。针对文中试验模型,当比例距离小于0.3时,光板出现了典型的花瓣弯曲破坏;比例距离处于0.3～0.6之间时,光板出现了典型的拉伸断裂破坏;比例距离大于0.6时,破片与冲击波耦合作用不明显。弹孔在冲击波作用下极易发生连接并形成花瓣大开口;加筋板上的筋在受到耦合载荷作用下容易出现一定程度的侧倾、弯曲和鼓起变形,但并没有断裂。

爆炸冲击波与破片对RC桥的耦合毁伤研究

对地导弹成为现代桥梁的重要威胁,其战斗部对桥梁的毁伤作用包括爆炸冲击波和破片群两个方面。研究了导弹战斗部爆炸特性,采用SPH-FEM方法实现了导弹战斗部爆炸、爆炸冲击波与破片耦合毁伤RC桥的全过程仿真,分析了耦合毁伤机理,对比了不同配筋率、爆炸高度等因素对桥梁耦合毁伤效果的影响。得到了以下结论:爆炸冲击波与破片耦合作用明显,耦合作用大于单独作用之和;配筋率影响吸能模式,随着配筋率的提高,桥梁吸能模式发生改变;爆炸高度影响毁伤分布明显,对"破片场"分布也有影响。

典型反应性合金冲击释能量及耦合毁伤能力对比

反应性合金是一种高密度超钝感的新型含能材料,在高速撞击下可释放大量化学能,具有与动能耦合毁伤目标的潜力。通过弹道枪驱动非晶合金类、传统合金类和高熵合金类反应性合金样品,以1500 m/s速度撞击准密闭容器和间隔靶。对比分析了3种样品冲击释能行为和对间隔靶耦合毁伤能力的差异。结果显示:反应性合金样品在高速侵彻靶板后形成的燃烧碎片云对间隔靶兼具动能和化学能毁伤能力;化学能释放效率与样品的静态抗压强度正相关;由于样品所携带的化学能和动能随着燃烧碎片云运动,释放在靶后不同空间处,故对间隔靶的毁伤能力与其总携带能量无关;化学能对耦合毁伤能力的贡献程度主要取决于释能效率。

钨锆铪合金活性破片对间隔靶耦合毁伤特性

为研究高强度、高密度钨锆铪活性合金破片在冲击加载下的化学能增强动能毁伤能力,开展弹道炮驱动破片对单层Q235钢板和钢板后加3层LY12薄铝板间隔靶的侵彻实验。采用高速摄影机拍摄破片侵彻钢板后的释能行为和对间隔靶的毁伤过程,测得钢板后碎片云区的形状和运动特征参数,得到碎云区对钢板后不同位置处间隔靶的毁伤面积和容积。研究结果表明:钨锆铪合金活性破片在高速侵彻钢板过程中,板前化学能耗极低,板后则形成类椭球状兼有动能和化学能的耦合能量区,该能量区对间隔靶的毁伤模式在激活点近场区以化学能增强动能毁伤为主,在远场区以动能毁伤为主;单枚直径9.5 mm破片对距钢板125 mm和360 mm位置处的间隔靶毁伤容积分别可达292.7 cm^(3)和331.5 cm^(3).

氟聚物基活性材料释能及毁伤特性研究进展

氟聚物基活性材料是一种具有冲击反应释能特性的新型材料,在军事领域具有广泛的应用前景。为掌握氟聚物基活性材料的释能与毁伤特性,推进其在高效毁伤战斗部中的应用,研究梳理了氟聚物基活性材料冲击释能反应行为以及引燃引爆、侵爆耦合毁伤效应的研究现状,着重介绍了分离式霍普金森压杆实验、准密闭弹道实验和爆炸加载实验等在释能特性方面的研究进展;毁伤特性方面整理了反应弹丸、破片及反应射流的相关研究进展,重点说明了氟聚物基活性材料在聚能装药中的应用设计和反应射流成型的研究成果,及相关的反应模型和数值仿真的研究。在此基础上,讨论了未来研究方向:建立系统性反应模型与仿真方法;通过配方、工艺等参数对其性能进行调控;释能反应观测表征技术的创新与探索以及工程应用设计等。

爆炸冲击波与破片联合作用下泡沫夹芯板的毁伤特性研究

开展了泡沫铝板在空中爆炸冲击波与高速破片联合作用下的动态响应与毁伤实验,分析了不同爆炸距离对泡沫铝靶板穿孔分布特性、芯层毁伤特点、背板毁伤形态的影响,讨论了背板花瓣形破口的形成机理.研究表明:装药驱动预制破片一种产生爆炸冲击波和破片联合载荷的有效方法;泡沫铝夹芯板在爆炸冲击波与破片群联合作用下产生多种破坏模式,其中泡沫铝夹芯板芯层存在局部穿孔、芯层剪切、芯层与后面板的界面失效等破坏模式,背板蜂窝状孔群和花瓣开裂等不同模式;泡沫夹心板背板中心在破片较为密集的情况下易产生类似于局部接触爆炸作用时的花瓣开裂,宜选用抗拉性能较好的材料.

飞机撞击建(构)筑物研究进展

飞机撞击重要建(构)筑物会导致灾难性后果。本文从试验研究、理论分析、数值模拟等3个方面对飞机撞击建(构)筑物的国内外研究现状,相关研究难点、需要注意的问题和研究方向及趋势进行总结,包括:缩比试验的系统和验证,飞机撞击力模型,撞击所致局部破坏计算公式,飞机和建(构)筑物的精细化建模,撞击所致振动特性,撞击荷载和火荷载对结构的耦合毁伤效应,一般模型和精细化模型、解耦和耦合方法以及不同数值模拟程序计算结果的对比分析等方面,以期为后续研究提供参考。

不同Al粒径的PTFE/Al活性射流作用双层间隔靶的实验研究

为了获得采用不同铝(Al)粒径制备而成的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性药型罩作用双层间隔靶的毁伤威力特性,采用模压烧结成型法制备了5种不同Al粒径(10,30,70,200μm,50/70μm)的PTFE/Al活性药型罩,并开展了相应的静爆威力实验。研究结果表明:随着Al粒径从10μm增加到200μm时,活性射流对钢靶和铝靶的破孔面积、等效破裂孔直径、破孔隆起高度以及形成的破坏区域体积均呈现减小趋势,当Al粒径为10μm时破坏钢靶的毁伤参量为S_(Steel)=0.4 CD(装药直径)、hAl=0.48 CD、V_(Steel)=420 cm3,破坏铝靶的毁伤参量为SAl=3.8 CD、hAl=1.72 CD、VAl=2280 cm^(3)。采用50 nm/70μm级配Al粒径的PTFE/Al活性射流对钢靶的穿孔效果显著提高,等效破裂孔直径d_(Steel)=0.59 CD。结合实验相关数据拟合得到了活性射流对后效铝靶的爆裂毁伤效应分析模型。