不同起爆方式下MEFP战斗部的数值模拟

文中利用ANSYS/LS-DYNA软件对周围排列MEFP进行数值模拟,并对在不同起爆方式下MEFP战斗部形成的EFP阵列进行了研究。研究结果表明:在中心线起爆与端面起爆方式下的MEFP均能形成初速大、攻角小、气动性能良好的EFP。

刻槽式MEFP战斗部结构参数的正交优化设计研究

为了研究刻槽式MEFP战斗部结构参数(刻槽深度H、刻槽角度α、壳体厚度δ1、药型罩内径D、装药长度L、罩顶厚度δ2)对战斗部成型子弹丸动能的影响规律,文中结合数值计算所得具有以上不同结构参数的战斗部所生成子弹丸的动能结果,对战斗部进行正交优化分析。研究结果表明:影响成型子弹丸动能的因素按主次关系排列,依次是L、α、δ1、δ2、D、H,并且优化得到了各因素的最优组合。文中所得结果可为刻槽式MEFP战斗部的设计提供参考价值。

周向MEFP成型规律数值分析

为研究周向MEFP的成型规律,针对周向MEFP结构设计了仿真模型,应用AUTODYN软件,从药型罩参数和战斗部结构参数两个方面进行数值模拟。结果表明:调整药型罩口径和曲率半径对EFP成型速度影响不大,但药型罩厚度的增大会使EFP成型速度明显减慢;药型罩的曲率半径和厚度对EFP的长径比影响明显。增厚周向MEFP战斗部壳体或使用高能炸药会使EFP的成型速度及长径比都增大。

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。

周向整体式MEFP战斗部结构设计研究

为了提高弹丸命中目标的概率,提升战斗部的作战效能,基于单爆炸成型弹丸(EFP)战斗部更易命中、摧毁目标的优势设计了一种周向整体式多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部,即在战斗部外壳面沿圆周方向分层均匀布置药型罩,在爆炸载荷作用下药型罩翻转形成多束EFP,对周围空间目标进行毁伤。利用LS-DYNA软件,分析药型罩排列方式、排列层数以及MEFP战斗部起爆方式对MEFP成型及性能的影响。结果表明:交错式较平行式周向结构所形成子EFP的综合性能更好;随着药型罩排列层数的增加,所形成的子EFP速度也越大;线起爆方式比三点起爆方式所形成的子EFP轴向速度大。

EPS泡沫密度对组合式MEFP战斗部的隔爆性能研究

为了降低组合式MEFP战斗部相邻EFP弹丸的干扰,选取了具有隔爆性能的EPS泡沫,运用显式动力学分析软件LS-DYNA,对组合式MEFP战斗部填充不同密度EPS泡沫时EFP弹丸成型进行仿真和试验研究,分别选取了密度为0. 02 g/cm3、0. 03 g/cm3、0. 04 g/cm3、0. 05 g/cm3、0. 06g/cm3和0. 08 g/cm3的EPS泡沫作为隔爆介质研究爆炸成形弹丸的成型姿态和发散角。研究表明,泡沫密度在0. 04 g/cm3隔爆性能最好,随着密度的减小或增大,泡沫的隔爆性能均降低,爆轰波的干扰增大。

MEFP协同冲击平面带壳装药数值模拟研究

基于ANSYS/LS-DYNA数值仿真软件,调整改变EFP群束密集度及装药壳体厚度,分析EFP群束协同冲击平面带壳装药起爆能力变化规律。结果表明:EFP群束密集度对平面带壳装药起爆效能影响明显。当平面装药壳体厚度为10 mm且EFP间距为2 mm、4 mm、6 mm时,EFP群束表现出较强协同作用,冲击起爆能力明显强于单个EFP;EFP间距为8 mm时,EFP群束的冲击起爆能力与单个EFP趋同,不再具备协增强作用。调整平面装药壳体厚度为12 mm,4种密集度的EFP群束均能成功冲击起爆壳体装药,且冲击起爆能力逐渐向单个EFP趋同,未表现出明显的协同增强作用。调整平面装药壳体厚度为13 mm,仅EFP间距为2 mm的工况可成功冲击起爆装药,且单个EFP无法冲击起爆装药,此时EFP群束同样呈协同增强作用。

整体式MEFP战斗部对柱壳装药的冲击引爆研究

利用LS-DYNA数值仿真软件,分析计算整体式MEFP战斗部成形过程及弹丸总体性能变化情况。采用“升降法”改变起爆点密集度和柱壳装药厚度,系统分析不同起爆工况下弹丸对不同厚度柱壳装药的冲击起爆效能变化规律,可得出结论:在一定范围内起爆点等间距设置越密集弹丸总体性能越好,工况3(起爆点数为21)相较工况2(起爆点数为13)中心弹丸速度、周边弹丸速度分别提升5.4%和6.0%;工况3~工况5的弹丸性能具有相近性,中心弹丸均可成功冲击起爆18 mm厚柱壳装药,工况1、工况2中心弹丸仅能成功冲击起爆16 mm厚柱壳装药。整体式MEFP战斗部各弹丸冲击引爆柱壳装药时表现出明显性能差异,主要受柱壳形状和起爆方式等因素影响。

切割式多爆炸成形弹丸成形及对钢靶的穿甲效应

基于60mm弧锥结合罩EFP装药,设计了一种在药型罩前适当位置安装可抛掷的十字形网栅的切割式多爆炸成形弹丸战斗部结构,并进行了靶场静爆实验。由实验结果可知,该战斗部经网栅切割后能形成5枚具有一定质量和方向性、可贯穿6mm厚45钢靶的弹丸,有效提高了毁伤元的数量和毁伤面积。利用LS-DYNA程序对弹丸侵彻45钢靶过程进行了数值模拟,分析了弹丸侵彻钢靶过程。通过对中心弹丸穿靶模拟数据的处理,得到了其余尺寸弹丸侵彻不同厚度45钢靶的极限穿透速度计算公式,该公式可对相关切割式多爆炸成形弹丸战斗部威力优化设计和评估提供依据。

智能雷多自锻破片战斗部试验研究

根据平面波发生器的原理 ,研究了自锻破片的多点同时起爆问题 ,针对反直升机智能雷的特点 ,设计了专用的波形控制器和多自锻破片战斗部结构 ,并进行了试验验证 .结果表明 ,1 9个自锻破片在靶板上形成了圆滑的穿孔 ,散布角度小 ,设计方案可行 .

起爆方式对定向多爆炸成型弹丸成型性能的影响

采用AUTODYN-3D数值仿真软件模拟了不同起爆方式对定向多爆炸成型弹丸成型性能的影响,并进行了验证。结果表明,当采用单点起爆时,弹丸的长径比最接近球形,但速度较低且飞散角较大;采用两点和三点起爆时,随着起爆间距的增加,弹丸的速度增加、飞散角降低、长径比增加,三点起爆大间距下有弹丸头部碎裂、长径比过大等问题;采用线起爆时弹丸速度最高,同时具有较好的飞散角和长径比。当采用两点起爆,起爆点间距为60~80 mm时,弹丸的综合性能最好。

格栅结构对复合毁伤战斗部影响研究

为了研究格栅结构对复合毁伤战斗部影响,文中通过数值模拟技术分析了复合毁伤战斗部成型过程,研究了格栅对钨球预制破片的影响,以及不同单元格形状、不同安置位置、不同单元格大小对MEFP成型的影响。研究结果表明,该结构战斗部可以形成有效的复合毁伤破片群。加装方格状格栅的战斗部MEFP成性较好。另外,药型罩与装药壳体底部之间的距离为5 mm,单元格边长为10 mm时MEFP成型较好。