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。

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。

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。

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。

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。

EFP战斗部穿甲威力对末敏弹作战效能影响分析

为了合理提出EFP战斗部穿甲威力的技术指标,首先通过对国内外典型主战坦克结构尺寸和顶部装甲特性进行分析,建立以功能和装甲厚度划分区域的主战坦克顶部毁伤区域模型,然后采用蒙特卡洛法模拟末敏弹射击过程,统计末敏弹命中目标各区域的概率,最后分析EFP战斗部穿甲威力对末敏弹作战效能的影响。结果表明,EFP穿深在80~130 mm变化时,对末敏弹作战效能影响较小。

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。

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。

抽出式EFP战斗部

在大炸距条件下使用EFP时,其性能受到材料密度、极限拉伸以及所需的气动稳定性的限制。因此,大炸距下气动稳定的EFP对均质装甲的侵彻能力局限在一倍口径左右。为了对付更硬的目标或减小EFP战斗部的尺寸,需要对EFP技术进行改进。由Textron Defense systems和美国陆军兵器研究和工程中心开发出一种新颖的、可突破这些限制的方法。该方法中的药形罩由两层组成,外层罩为一铁环,叠嵌在内层的钽罩上。起爆以后,钽罩压垮并通过铁环中心的孔,形成长且致密的EFP弹芯,外层的铁罩部分压垮并形成稳定裙。两个药形罩在形成过程中滑动、连接并形成一个抽出式气动稳定的EFP。因为铁形成了尾裙,整个钽罩用来形成弹芯。到目前为止,弹芯的长度比相同整体罩所获得的要长27%。此技术可用于许多正在研制的项目,如WAW、SADARM、STAFF、SFW以及Smart Mortar等。

末敏弹EFP战斗部增强破片杀伤作用研究

针对末敏弹对有生目标杀伤能力弱的问题,基于EFP战斗部结构,提出了一种轴向EFP药型罩结构并且周向装填预制破片的战斗部结构布局.利用仿真软件对EFP的成型与预制破片的飞散进行了数值模拟.仿真结果表明,周向装填预制破片对EFP的成型没有影响,而且预制破片的速度与分布较好.因此,周向装填预制破片可以增强末敏弹对软目标杀伤能力.

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。

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。

基于冲击片雷管的多点同步起爆系统研究

针对EFP战斗部多点同步起爆系统所使用的常规电雷管安全性低和爆炸网络同步性差的问题,基于爆炸箔起爆技术固有的高安全特性,以2发或3发冲击片雷管串联为多点起爆系统的基本单元,设计了3点、4点、6点和9点同步起爆系统,并进行了多点起爆同步性测试。试验结果表明:3点、4点同步起爆同步性时间均小于100 ns,最大同步性时间散布较小,满足设计要求;6点和9点同步起爆同步性时间都超过了100 ns,并且最大同步性时间散布较大。经分析,每组雷管之间等效电阻和等效电感等参数具有差异,造成不同组别的雷管发火回路性能有差别,故引起各起爆支路的电流不一致,导致桥箔的爆发电流和爆发电流密度的差异,从而影响起爆的同步性。

巡飞弹上引信作用延迟时间宽容度的计算方法

巡飞弹上的EFP战斗部是一种聚能定向战斗部,其毁伤元素只朝一个方向作用。巡飞弹姿态对于引战配合效率有着尤为重要的影响,这是不同于一般引战配合的。对于巡飞弹上的EFP战斗部系统来说。不仅要选择最佳起爆位置,同时也要选择最佳起爆姿态。采用延时调整的方法来满足交会过程中的弹道约束和姿态约束,使引信在适当的位置以适当的姿态起爆战斗部。通过典型攻击弹道情况下引信延时宽容度的计算,分析了两种约束条件对于延时宽容度大小的影响,为实现精确炸点控制提供了一种可行的控制策略。

某近程反导拦截系统作用效能初步分析

本文对首脑工程防护反导武器系统作了详细的描述和分析,对首脑工程防护的重要性、必要性及可行性进行了论证,提出了可行的防护方案。进行了必要的目标特性分析和主要战术指标分析,提出了发射装置的要求及解决途径,并进行了拦截用弹数量和命中概率的相关计算分析。为首脑工程防护及重点设施防护反导武器系统探索了一个可行性方案,可以至少在距离火力点150m之外攻击来袭导弹、精确制导炸弹击中并引爆其战斗部,将其彻底摧毁。

一种多模式起爆装置研究

设计了一种点、环多模式起爆装置,对其多点环形起爆同步性进行了计算分析,提出了提高其多点环形起爆同步性的技术途径,并对多点起爆同步性、两种起爆模式的独立性及其在产品上的适应性进行了试验。试验结果表明,该多模式起爆装置的8点环形起爆同步性小于0.185μs,两种起爆模式独立性好,与EFP战斗部配合使用可以使战斗部实现不同的毁伤模式。