线性聚焦式杀伤战斗部破片飞散特性及规律

线性聚焦式杀伤战斗部通过装药母线设计和破片排布设计,使破片等速线性飞散聚焦,可对目标造成结构性切割毁伤。为研究线性聚焦式杀伤战斗部结构参数对破片飞散聚焦行为的影响规律,采用流固耦合算法开展线性聚焦战斗部破片聚焦过程数值模拟。数值模拟结果揭示线性聚焦式杀伤战斗部破片线性聚焦机理,典型线性聚焦过程包括破片驱动阶段、破片聚焦阶段、聚焦完成阶段和破片发散阶段。通过数值模拟获得战斗部尺寸、破片排布、破片质量以及交汇速度对破片飞散特性和穿孔分布的影响规律。研究结果表明:随装药长度从0.3 m增加至0.5 m,破片速度标准差从125 m/s增加至147 m/s,聚焦完成时间分别为490μs、585μs和590μs,穿孔分布宽度从135 mm增加至234 mm;随破片排布从15列增加至18列,破片速度标准差从117 m/s增加至125 m/s,聚焦完成时间分别为470μs和490μs,穿孔分布宽度分别为235 mm和135 mm;随破片质量从4.08 g增加至9.21 g,破片速度标准差从137 m/s降低至125 m/s,聚焦完成时间分别为380μs和490μs,穿孔分布宽度分别为156 mm和135 mm;随交汇速度从0 m/s增加至1 000 m/s,聚焦完成时间分别为490μs、480μs和469μs,穿孔分布宽度从135 mm增加至138 mm,破片密度从640枚/m^(2)降低至630枚/m^(2),降幅约2%。研究结果能为聚焦战斗部设计提供支撑。

不同起爆方式对聚焦战斗部性能影响的数值模拟

利用LS/DYNA软件,采用中心和偏心两种起爆方式引爆聚焦战斗部进行全模型三维数值模拟,得到该战斗部两种状态下的破片初速及其分布规律;在仿真模型中加入靶板,得到距战斗部中心6 m处的破片分布,结果显示破片在两种起爆方式下都能在靶板上形成聚焦带。通过统计得出,偏心起爆能使破片速度增益为20.3%,破片在6 m处带宽为1 m的密度增益为9.6%,飞散角和方向角基本一致。

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。

一种聚焦式杀伤战斗部的设计方法

为研究聚焦式杀伤战斗部的设计方法,采用新的战斗部设计思想,以一端静态起爆条件下的轴对称聚焦式杀伤战斗部为例进行了设计研究,将圆弧形战斗部装药结构各微元段按一定角度旋转,得到了满足聚焦杀伤要求的战斗部装药曲线结构.计算表明,该聚焦式杀伤战斗部可控制破片的飞散方向并形成聚焦带,实现了对目标的剪切毁伤.该设计方法对加强战斗部终点毁伤效应的工程设计有着重要意义.

起爆方式对双聚焦战斗部性能的影响

为了分析起爆点数量和位置对双聚焦式战斗部破片飞散特性的影响,对某型号的双聚焦式破片战斗部进行了数值仿真,仿真结果与试验值具有较好的一致性,对比分析了采用不同起爆方式时破片的飞散特性.研究结果表明,轴向起爆时改变起爆点的位置和数量对破片初速影响小,对聚焦效果影响大;采用偏心起爆时,破片初速与起爆半径成正比关系,起爆点的周向夹角对破片飞散特性影响小,偏心轴向上起爆点数量和位置影响较大.适当改变起爆点位置和数量能优化破片飞散,增强聚焦带对目标的毁伤作用.

破片聚焦战斗部的动态杀伤威力设计

破片聚焦战斗部威力设计通常针对静爆条件,但在实战条件下,由于弹目相对速度和战斗部沿轴线方向破片初速梯度的影响,破片动态飞散角将重新合成,导致聚焦破片散开,破片在靶面的分布密度大为降低(可降低到静态条件的1/2)。采用射击迹线法对破片聚焦战斗部在静爆和动态条件下的破片飞散过程和破片在靶面的分布密度进行了仿真研究,提出了破片聚焦战斗部的动态杀伤威力设计概念,以破片平行聚焦战斗部为例给出了动态杀伤威力的实现方法。

基于改进遗传算法的破片杀伤战斗部优化设计

为改变目前破片杀伤战斗部传统"画加打"的设计模式,提高设计效率和设计质量,引入优化设计方法,通过对目标函数、约束条件以及分析模型的探析,构建了破片杀伤战斗部优化设计的数学模型。在破片杀伤战斗部优化设计过程中,采用引入多父体杂交算子的改进型遗传算法,从而改善了传统优化算法所遇到的病态梯度、初始点敏感和局部收敛等问题。以某聚焦式破片杀伤战斗部为例,运用此优化方法对破片杀伤威力和战斗部总质量两项指标进行了优化。计算结果表明,优化最终方案的各项性能指标均满足战术技术指标要求,与原方案相比,优化的目标对象得到了很大程度上的改观。该优化设计方法有效且普适性强,可为其他相关类弹药战斗部提供设计依据。

双聚焦式破片战斗部不同起爆方式的数值模拟研究

针对某结构双聚焦战斗部的爆轰驱动特性进行了仿真研究。利用DYNA3D有限元程序,模拟计算了单点、两点和三点起爆方式下的爆轰波传播过程、壳体驱动及破片的飞散特性参数。模拟结果表明,两点起爆方案得到的两个战斗部聚焦带(-17°、-14°)和(14°、17°)内集中的破片数目最多,占总破片数的43.09％,双聚焦效果最优。

双束聚焦式破片杀伤战斗部的数值模拟研究

采用 LS-DYNA3D 三维动力有限元软件对双束聚焦式破片杀伤战斗部进行了数值模拟,着重研究了不同起爆方式下破片初速、破片聚焦效果等规律,并将数值模拟结果与理论计算值进行分析比较,为该种类型战斗部的设计提供帮助。

聚焦战斗部与普通杀爆战斗部毁伤效能比较

针对高效毁伤空中目标需求,开展聚焦破片战斗部与普通战斗部对导弹目标毁伤效果比较研究。开发了破片式战斗部对空中目标毁伤评估仿真系统,对同样弹目交汇条件下,某导弹受聚焦战斗部与普通杀爆破片战斗部打击下所遭遇破片数及弹体毁伤情况进行了仿真计算;利用模拟实验,比较了聚焦战斗部与普通杀爆战斗部的破片-冲击波联合作用对目标的毁伤效果。聚焦破片式战斗部击中目标的破片数量明显增多,且能形成切割性毁伤;聚焦战斗部破片-冲击波联合作用毁伤效果要强得多。

聚焦式战斗部攻击下飞机的易损性计算

飞机生存力已成为军用飞机设计的主要技术指标之一,飞机易损性计算的主要目的是评估飞机生存力,为飞机生存力增强设计提供理论指导。以模拟现代空战中主要使用的聚焦式战斗部的毁伤元真实飞散特性为基础,考虑冲击波超压的毁伤效应和球形、方形毁伤元对飞机的洞穿作用,以战斗部静态飞散角作为设计参数,建立了聚集式战斗部的威力场。研究了聚焦式战斗部威力场内不同毁伤元对飞机的多击中易损性,同时给出了计算实例,与非聚焦战斗部杀伤结果对比表明:聚焦式战斗部对飞机有更高的杀伤概率。

聚焦战斗部对战斗机毁伤效能计算模型

针对聚焦战斗部的设计需要,文中对聚焦战斗部对战斗机的毁伤效能进行了评估。通过对飞机目标进行易损性分析,建立目标毁伤模型,以战斗部单发命中毁伤概率为评估指标,采用蒙特卡洛法对聚焦战斗部的终点效应进行了评估。通过对计算结果的分析,可得到该型战斗部的命中毁伤概率随导弹相对于目标速度的超出值的减小而减小,随圆概率偏差的减小而增大,随引信启动时间的增大而减小,与理论分析结果相一致。

杆条参数对聚焦式杆条战斗部毁伤效能的影响

聚焦式杆条战斗部的杀伤元为杆条,杆条不同的参数对战斗部杀伤效果有一定的影响。利用有限元计算软件ANSYS/LSDYNA对聚焦式杆条战斗部进行了数值模拟,分析了各层杆条数量与杆条错位排布角度对聚焦式杆条战斗部爆炸形成杀伤环的影响。结果表明:当战斗部最大口径为11 cm时,单排12段杆条战斗部毁伤效能较好,杆条绕战斗部轴线错位5°排列时杀伤元可形成一个一定宽度、连续的杀伤环。

一种防空导弹用破片战斗部技术

针对中近程防空导弹的典型目标进行了分类分析。为同时应对飞机和导弹类目标,提出了集成飞散和聚焦特性的点阵战斗部方案。详细设计了大圆弧腰鼓形与聚焦曲线回转结构结合的战斗部破片壳体,可同时形成飞散和聚焦的破片分布。为了实现破片分布的均匀和规律性控制,提出了一种点阵分布破片的战斗部半预制破片壳体制作方案,可使得形成的破片呈现出交叉点阵的周期规律性分布形态。试验验证了8 kg战斗部的威力性能,在6 m半径处飞散区和聚焦区的破片均分布均匀,密度分别达到了11枚/m^(2)和64.8枚/m^(2),能实现对飞机和导弹的有效毁伤。

离散杆战斗部杆条聚焦带宽研究

介绍了中心起爆离散杆战斗部聚焦带宽的计算模型,给出了杆条微元初速和飞行方向的计算方法,在一定假设条件下,根据动量平衡,得到了杆条飞行初速和飞行方向的等效点,给出了杆条聚焦带宽的算例。

双聚焦破片式战斗部计算机辅助设计研究

介绍了双聚焦破片式战斗部研制背景和特点,建立了双聚焦破片式战斗部的数学模型,根据传统的设计方法进行了计算机辅助设计研究,给出了聚焦式战斗部具体的仿真方法和优化设计方法。这些方法对其他类型的战斗部计算机辅助设计技术的发展具有很好的启示和借鉴作用。

聚焦式杀伤战斗部形成破片的数值模拟

为提升破片对目标的毁伤概率,设计了一种聚焦式杀伤战斗部,针对不同的壳体厚度与起爆方式建立计算模型,利用Autodyn软件对破片的形成过程进行数值模拟,获得了壳体厚度与起爆方式对破片的速度特性、数量特性、飞散特性的影响规律。结果表明,随着壳体厚度的增加,破片速度和飞散角逐渐降低,有效破片占总破片数的百分比先增大后减小,中心起爆可获得较大的破片速度。

曲率半径对聚焦战斗部影响的数值仿真

针对侧表面曲率半径对破片聚焦战斗部飞散规律的影响,对不同曲率半径的预制破片聚焦战斗部的形成及飞散过程进行数值模拟。应用数值模拟的方式,构建聚焦战斗部有限元模型,给出了不同曲率半径下预制破片形成聚焦带的过程,通过破片飞散分布及速度分析,找出曲率半径对破片速度、破片密集度的影响规律。仿真结果表明:侧表面曲率半径越大则破片初速越大,破片密集度降低;随着曲率半径的增大,破片速度的增长率逐渐减小。该计算结果可为预制式聚焦战斗部的设计提供参考。

聚焦破片战斗部破片质量对毁伤能力的影响分析

聚焦破片战斗部是防空导弹常用战斗部,由于战斗部总质量往往受限,因而分析在破片总质量不变的情况下单个破片质量对毁伤能力的影响十分必要。假定聚焦破片战斗部的破片总质量不变,为8kg,应用ANSYS/LSDYNA有限元分析软件模拟不同质量破片打击靶弹不同目标舱段的毁伤效果,共进行了15种情况的数值模拟。模拟结果研究表明:单个破片质量为2 g的战斗部对靶弹的整体杀伤效果最好。

线性聚焦式杀伤战斗部设计及破片飞散特性

为进一步提升杀伤战斗部破片聚焦效应,开展了线性聚焦式杀伤战斗部设计及破片飞散特性研究.基于破片线性聚焦原理,研究了破片排布方法.引入装药长度修正系数,建立了等冲量装药曲线理论模型,掌握了线性聚焦式杀伤战斗部破片驱动及速度分布特征,揭示了战斗部装药长度及其修正系数对破片平均飞散速度、速度分布幅值、速度分布标准差等飞散特性参数影响规律.结果表明,装药长度一定时,随修正系数增加,破片平均速度增大,速度分布幅值、标准偏差均降低,修正系数一定时,随装药长度增加,破片平均速度、速度分布幅值和标准偏差均增加.研究结果可为聚焦杀伤战斗部设计提供新的技术途径.