多模径向EFP战斗部起爆影响研究

根据掠飞攻顶式精确打击弹药的作战使用需求及武器平台特点,设计了一种小型化EFP战斗部,针对单个战斗部的威力及架设介质对EFP战斗部成型的影响进行仿真计算;对武器平台搭载的多模EFP战斗部对起爆影响进行了仿真和验证,对EFP战斗部进行了静态和动态威力测试,有关情况可供后续研究参考。

球缺型EFP战斗部结构优化设计研究

该文采用正交优化设计方法,利用数值模拟手段,对球缺型EFP战斗部优化设计进行研究。分析了战斗部结构参数对EFP成型性能的影响规律,优化得到了口径为Φ65 mm的变壁厚球缺型EFP装药结构方案。该装药形成的EFP速度约为2.5 km/s、长径比约为3.15,对应方案的EFP外形及速度的X光试验结果与仿真计算结果吻合较好。

双层药型罩EFP战斗部性能参数的灰色系统理论分析及实验研究

通过LS-DYNA有限元软件计算得到不同装药结构的双层药型罩爆炸成型弹丸(EFP)战斗部成型侵彻体的特征参数,利用灰色系统理论分析了药型罩材料密度、曲率半径、厚度比以及装药密度、装药长径比(L/D)对成型侵彻体不同特征参数的影响规律。基于灰色系统理论分析结果设计了不同装药结构的双层药型罩EFP战斗部并进行了毁伤效应实验研究。实验结果表明当内外药型罩的厚度比为1.33时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体的侵彻深度达到0.67倍装药口径,是具有相同装药结构EFP战斗部成型侵彻体侵彻深度的两倍左右;具有Cu-Cu或Cu-Fe药型罩组合方式的双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体在侵彻深度方面的能力大致相当,但是Cu-Cu药型罩组合方式的战斗部成型侵彻体侵彻钢板的形状近似呈圆形。

对抗主动防护系统的EFP战斗部设计

为了确立反坦克导弹在战场上的主动地位,采用EFP战斗部对抗主动防护系统。在介绍主动防护系统基本原理的基础上,采用反应时间对比的方法对EFP战斗部对抗主动防护系统的可行性进行了分析。总结了EFP的形成机理与特点,给出了EFP战斗部的设计依据,利用几何相似律设计了串联EFP战斗部,计算出了战斗部的最近起爆距离。该研究可为EFP战斗部进一步的详细设计奠定基础。

EFP飞行及威力实验研究

对Φ60 mm口径爆炸成形侵彻体战斗部进行了飞行及威力实验 ,其飞行距离为 80 0倍装药直径 ,在靶道上利用多道网靶考察了 EFP飞行中姿态的变化及散布的变化 ,用 2 5mm厚 45#钢靶考察了侵彻威力 .实验结果及其分析对

EFP成型数值模拟及侵彻45钢靶试验研究

为研究EFP的成型机理和侵彻性能,在目前药型罩材料研究和应用的基础上,对EFP成型过程的数学模型进行推导,采用有限元分析软件LS-DYNA,对同一结构紫铜、钽和钽钨药型罩EFP成型过程进行数值模拟,通过靶试对3种材料药型罩EFP的侵彻性能进行试验研究。结果表明:紫铜、钽和钽钨药型罩数值模拟着靶速度与试验测得着靶速度基本长径比较为合理,有利于提升侵彻性能;钽钨药型罩能有效穿透80 m(889倍装药口径距离)处90 mm(1.0倍装药口径)厚的45钢靶板,靶板正面和背面穿孔直径较大,靶后靶体的崩落面积较大,后效毁伤效果好。EFP通过数值模拟和试验结果对比分析,对3种材料药型罩EFP的成型形状和对钢靶的侵彻能力作出评价,为EFP型罩材料的选择提供技术参考。

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。

切割网栅作用下EFP形成多破片的数值分析

为了研究可选择作用／双模式战斗部的作用机理，分析了一种在药型罩前适当位置安装一个可抛掷的十字形切割网栅的装药结构，针对该结构建立了有限元计算模型，利用LS-DYNA3D动力有限元程序，采用Lagrangian方法，对药型罩经过切割网栅形成多个破片及其侵彻靶板的过程进行了数值模拟，模拟结果与试验结果吻合得较好．研究表明，该装药结构能形成5片具有一定质量和方向性、速度达到1500-1800m／s的破片，产生的破片能够穿透48m处的6mm的45^#钢板，可以用来打击直升机等轻型装甲目标．

鱼雷聚能战斗部EFP侵彻潜艇结构模拟靶数值模拟

测试鱼雷聚能战斗部爆炸成型弹丸(EFP)对潜艇结构的毁伤效果,考核战斗部威力指标,有利于准确评估反潜鱼雷聚能战斗部毁伤威力。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,采用ALE流-固耦合算法,分析了EFP在侵彻过程中速度和加速度的变化规律,计算出装药量1.882 kg缩比鱼雷聚能战斗部EFP穿透厚度650 mm潜艇模拟水舱后,对潜艇耐压舱模拟靶板的侵彻破孔直径为49 mm,EFP穿透6层间隔后效靶之后,余速131.5 m/s。与实验结果对比,两者结果比较接近,表明模型建立合理,数值模拟算法选择正确,可为评估鱼雷战斗部毁伤威力提供参考。

串联EFP装药结构设计及实验研究

根据硬目标的特点,提出了1种前后2级均为EFP装药的新型串联聚能装药结构。利用ANSYS-LSDYNA有限元软件对串联EFP装药的成型过程进行了数值仿真,分析了2级装药间距与起爆延时之间的匹配关系。在此基础上开展了串联EFP装药侵彻45#钢靶实验。结果表明:该串联EFP装药结构可充分发挥前后2级EFP的侵彻能力,大大提高了侵彻效果。实验和数值仿真计算结果都表明该串联装药可对硬目标进行效果理想的破孔,具有较好的应用前景。

子弹药引战一体化及接口参数对EFP成型的影响

提出了小型子弹药引信战斗部一体化设计技术(以下简称引战一体化)。分析了该技术的内涵,将其分为结构一体化和功能一体化,扩展了对该技术的认识范畴,并给出了其关键技术。结合工程实例,利用数值模拟方法,对采用该技术的一种子弹药的性能进行分析,结果显示在保持整体性能基本不变的情况下,减小了子弹药体积和质量。同时,分析了EFP随引战接口参数(探测部件和传爆管尺寸)变化的成型规律。

基于增材制造的壳-罩一体式周向MEFP战斗部试验研究

为验证增材制造技术在周向MEFP战斗部领域应用的可行性,利用激光选区熔化(SLM)3D打印技术制备了以316L不锈钢为材料的壳-罩一体式周向MEFP战斗部,并开展了仿真和静爆试验研究。结果表明,3D打印316L不锈钢壳体在起爆后可以形成独立的多EFP毁伤元,其速度在1848~2112m/s之间,并能够在1.68m范围内保持完整的形态;受EFP自身速度梯度和药型罩材料延展率低的影响,多EFP毁伤元在2.7m范围外会出现不同程度的破碎;增材制造技术为周向MEFP战斗部的研究和制备提供了一种可行的途径,其打印精度完全能够满足战斗部设计需求,具有十分可观的应用前景。

多EFP定向聚焦战斗部设计与优化

为了实现弹药的高效毁伤,设计了一种可以同时实现定向和聚焦的多爆炸成型弹丸(EFP)战斗部,论述了多EFP定向聚焦战斗部结构与原理,分析了展开角度与EFP数目密度之间的关系。为得到最优的战斗部结构参数,以EFP的速度和总数为目标函数建立了战斗部参数多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ遗传算法得到了Pareto最优解。在优化得到的战斗部参数基础上,对优化结构下的单个装药单元结构形成EFP过程进行了数值计算,并分析了靶距10、15m和20m下战斗部聚焦能力随定向瓣展开角的变化趋势。结果显示优化结构下的EFP初速达到2283.4m·s^-1,飞行稳定时经公式计算可穿透35.94mm的45号钢靶;在靶距15m处,定向瓣最佳展开角为91.15°,EFP数目密度为169枚·m^-2。

EFP战斗部毁伤效应研究

为了研究EFP战斗部结构对其毁伤效应的影响,从侵彻效应和靶后破片效应两个方面进行分析。首先,基于A-T侵彻模型对侵彻深度经验公式进行改进以及数值分析;然后,使用SPH算法,结合AUTODYN仿真软件对EFP战斗部侵彻靶板产生的靶后破片进行仿真分析,并对仿真结果进行正交分析。结果表明:EFP侵彻深度随着EFP速度和长径比的增大而增大;靶后有效破片数量随着EFP速度和EFP直径的增大而增大。

多模式EFP战斗部毁伤性能试验

介绍了1种多模式EFP战斗部的结构,对该多模式EFP战斗部进行了毁伤性能试验。结果表明:该多模式EFP战斗部可以分别实现EFP、JPC及多破片3种毁伤模式,且3种毁伤模式的毁伤特性区别明显,可分别用于打击不同特性的目标。

EFP斜冲击高速运动柱壳装药数值模拟研究

用LS-DYNA动力学有限元数值计算软件,模拟EFP战斗部斜冲击高速运动柱壳装药过程,分析战斗部着角对高速运动柱壳装药冲击起爆效能的影响规律。结果表明:弹目交汇条件对EFP战斗部冲击起爆效能影响明显;柱壳装药以400 m/s速度运动且与EFP运动方向夹角为钝角时,着角位于0°~20°区间时EFP战斗部均可成功引爆柱壳装药,当着角为25°时,无法引爆柱壳装药,着角≥40°时弹丸跳飞;柱壳装药以400 m/s速度运动且与EFP运动方向夹角为锐角时,EFP冲击起爆效能明显增加,着角位于0°~45°时EFP战斗部均能对其冲击起爆。通过调整EFP战斗部与柱壳装药弹目交汇条件可实现对柱壳装药冲击起爆。

EFP不同着角下对柱形带壳装药的冲击起爆数值分析

为研究EFP着角对柱形带壳装药的冲击起爆效能的影响规律,利用LS-DYNA有限元数值计算软件,对EFP冲击侵彻柱形带壳装药过程进行模拟仿真。结果表明:在本文初始条件下,着角为0~30°时,战斗部均能成功冲击起爆柱形装药,垂直侵彻(着角为0°)并不具备最优的冲击起爆能力。当着角在0~30°范围内,弹丸冲击起爆能力随着角的增加先增长后下降,被发装药发生汇聚爆轰现象,呈现强爆轰特征。大角度侵彻(着角大于等于35°)时,弹丸无法冲击起爆柱形带壳装药,且会发生跳飞现象。

椭球型药型罩EFP战斗部成型仿真研究

设计了一种40mm椭球形药型罩,应用autodyn流固耦合算法。改变药型罩短轴长及药型罩厚度两个参量,保持其余设计参数不变,数值模拟及结算结果表明:药型罩轴向长度B与EFP长径比成正相关;药型罩厚度T与efp长径比成负相关。椭球型药型罩短轴长较短成型为短粗型EFP;短轴长较长时成型为大长径比EFP。为新结构聚能装药战斗部的研究提供理论依据。

径向型EFP战斗部结构优化设计

通过几何分析找到适合某一口径弹丸的径向型EFP战斗部装药半径范围,并通过LS-DYNA仿真软件,结合正交分析方法对不同装药半径下变壁厚球缺型药型罩壁顶厚、罩口罩顶厚度比、药型罩外曲率半径和装药长径比对EFP成型规律的影响进行研究。结果表明:药型罩壁顶厚、罩口罩顶厚度比对EFP速度起反向作用,装药长径比对EFP速度起正向作用;药型罩壁顶厚、药型罩外曲率半径对EFP长径比起反向作用,装药长径比对EFP长径比起正向作用。最后,通过对比分析不同装药半径下的战斗部结构优化方案,找出适合某一口径弹丸的优化设计方案。

新型环形EFP垂直侵彻靶板数值模拟

提出一种截面呈弧锥结合状的变壁厚环形药型罩结构,对其形成环形爆炸成型弹丸(EFP)的过程进行数值模拟;建立了舰船侧舷防护模型,将舰船目标等效成多层间隔薄靶,使用新的环形EFP对三层间隔靶板开展垂直侵彻研究。结果表明:新型环形EFP具有良好的飞行稳定性、密实度和材料利用率高等优点;侵彻体可切透前两层靶板,对第三层靶板开环形坑8mm深,切孔外半径达83.39mm;侵彻体速度呈阶梯式下降,在切透第二层靶板时质量损耗最大。