引信外形对超高音速弹丸气动特性的影响仿真

为了研究引信外形对弹丸气动特性的影响,通过Fluent软件对装配不同外形引信的57 mm口径人工增雨防雹弹弹丸的阻力特性进行仿真,得到了不同外形下阻力系数与马赫数的关系曲线。弹头引信头部轮廓形状的微小变化如锥角变化对阻力系数影响不大,顶部形状为圆头和平头时,阻力系数稍有差别,总体影响较小。弹底引信外露部分长短对阻力系数影响较大,外露部分增长会减小阻力系数。弹底引信有凸出部位时,其阻力系数等于和其全长等长的弹丸的阻力系数。

弹头外形对非零攻角亚音速旋转弹丸气动特性的影响

为寻求阻力特性受攻角影响较小的弹丸外形,提高射击精度,针对35 mm口径亚音速旋转稳定弹丸,利用FLUENT软件仿真研究半球形、抛物线形、截锥形三类弹头外形对非零攻角亚音速旋转弹丸气动特性的影响,并借助Matlab软件模拟亚音速范围内弹丸阻力系数Cx随攻角x的变化规律,计算得到弹丸攻角系数K值在16-20;结果表明：半球形弹头外形对非零攻角亚音速旋转弹丸气动特性的影响较小,而抛物线形弹头外形对亚音速旋转弹丸阻力系数的影响较小;用于描述弹丸阻力系数Cx随攻角变化规律的函数Cx=cx2＋dx＋e相对函数Cx=ax2＋b更为精确,相对误差前者小于1%,后者小于4.5%。

涡轮发电机可调喷管技术研究

通过对国内外引信用涡轮发电机转速控制技术方案的分析,提出利用形状记忆合金新型材料,实现在变化的气流条件下,控制涡轮发电机转速的机构方案——涡轮发电机可调喷管机构。该机构利用变化的气流速度对进气道管壁气动加热温度的改变,利用形状记忆合金双程驱动器的感温特性,实现对进气道出口面积的调整,进而控制流入涡轮发电机的气流动量,实现对涡轮发电机转速的控制。该项研究成果还可应用于火箭发动机喷管的自适应调节,实现发动机推力调整的目的。

半导体脉冲激光光斑整形方法研究

针对激光近炸引信的小型化激光发射系统中激光光斑过大、探测距离偏近的问题,该文在分析半导体激光器的发射光束特性和脉冲激光定距性能的基础上,设计了激光定距系统的发射透镜,使得激光光束得到准直整形。仿真结果表明,准直后的激光束发散角被压缩至1.5m rad,且远场光斑呈圆对称形状,中心辐照亮度增加到41.04 W/cm2,使原有小型低功耗的系统探测距离从8 m提高到21 m。

记忆合金在弹箭引信安全系统中的应用研究

研究利用Ti-N i记忆合金的记忆效应,设计制作了引信安保机构原理样机,并对样机进行了解除保险可靠性试验、勤务处理安全性试验和气体炮试验。经一系列试验研究证明,记忆合金在弹箭引信安全系统中做保险件,具有保险、延期解除保险和驱动负载的综合能力。为引信多样化的安全设计提供了一种新的途径。

形状记忆合金在引信上应用的研究

引信小型化是引信的发展方向,但由于引信的体积很小,不可能采用通常的方法进行引信的设计和制造,因此引信技术与微机电系统(MEMS)技术的结合势在必行,根据形状记忆合金可记忆的特点,提出了一套将其应用到引信上的研究方法与技术路线。对实现引信安全系统的控制及弹道修正,改善引信的性能大有好处。

激光定距引信远场光斑的压缩整形

针对激光定距引信的小型化激光发射系统远场光斑过大、探测距离偏近的问题展开研究。利用几何光学原理对激光定距引信的发射光学系统进行设计,采用非球面透镜与变形棱镜组合实现引信远场光斑的压缩整形,并通过ZEMAX光学软件仿真优化和光斑试验。仿真试验结果表明,发射光束经过光学系统后,500 m处的激光光斑直径被压缩到10 mm且呈圆对称形状,准直效果显著优于柱透镜光学系统,使原有小型化、低功耗的激光定距引信探测距离明显增大。

聚能装药对引信的冲击试验与仿真研究

为研究射流冲击作用下引信传爆序列的响应规律,开展了某钝感装药引信的射流冲击试验。通过观测残留药剂、壳体及见证板变形,判断传爆序列的爆轰程度。基于实爆试验数据,采用AUTODYN-3D软件进行传爆序列爆炸冲击波对见证板冲击响应数值仿真分析。通过数值分析,得到试验条件下传爆序列的压力、反应度随时间变化规律及见证板的毁伤情况,并进一步研究了带弹体引信的冲击响应过程,提出了钝感装药引信的临界起爆阈值。结果研究表明:试验条件下的引信传爆序列发生爆轰响应;数值模拟结果显示,简化模型响应结果与全引信响应结果相同,均为爆轰反应,简化方案可行;带弹体引信响应等级为爆轰;钝感装药引信传爆序列临界起爆阈值为46.08 mm 3/μs 2。

基于等光程原理的激光引信光学整形方法

由于受环境、空间、功耗等方面的限制,常规弹药激光引信难以采用传统光束整形方法实现回波聚焦。本文针对常规弹药激光引信目标回波能量低、探测距离有限这一问题,研究非球面光学设计理论,提出一种基于等光程原理的单级非球面光学整形方法。建立激光接收系统ZEMAX光学理论模型,对比分析不同条件下光学整形能力,仿真结果显示相对于传统单级球面光学接收透镜,单级非球面光学接收透镜能将整形光斑中心辐照亮度提高三倍。在理论分析基础上进行光束整形对比实验,测试不同条件下整形光斑尺寸以及分布情况,实验结果显示单级非球面光学接收透镜能有效压缩光斑,汇聚激光回波能量。

头部形状和着角对弹丸碰击薄目标前冲过载系数仿真研究

为了为引信惯性触发装置设计提供参考,利用LS-DYNA软件对头部不同形状的弹丸以不同着角碰击薄目标过程进行数值仿真研究,得到了头部不同形状的弹丸以不同着角碰击不同薄目标时的最大前冲过载系数。研究表明:弹丸前冲过载系数最大值并不是在正碰靶的情况下,而是对应某一小着角,靶板材质和厚度不同该着角也不同,应考虑弹丸攻角和立靶误差导致的着角变化对引信惯性触发灵敏度和钝感度性能的影响。头部形状不同,弹丸碰靶前冲过载系数差异较大,因此弹头形状设计应综合考虑气动力特性与引信碰靶前冲环境之需。

引信传爆序列能量匹配性设计与试验

文中结合聚能战斗部所用引信对传爆序列的实际需求,设计了一种适用于聚能战斗部直列式引信用的传爆序列,其初级火工元件选用冲击片雷管,爆炸网络采用一点输入、六点输出形式的同步起爆网络,六点输出同步性极限偏差在200 ns以内。通过传爆序列起爆、传爆以及隔爆能量匹配性设计及试验,验证了传爆序列各火工元件起爆、传爆匹配性良好,在增强对爆炸网络施主药柱隔爆措施的情况下,施主药柱不会直接起爆战斗部主装药,由爆炸网络起爆聚能战斗部主装药,爆炸能量能够按照预定的路径有控制地传递,确保了爆炸网络正常发挥作用。

聚能金属射流对弹药引信的冲击试验研究

为掌握聚能射流冲击引信的物理过程及引信的射流冲击感度,获取影响冲击起爆的因素,实现低射流起爆感度引信的目的,开展不同口径聚能装药,不同装药引信,不同装配状态下的引信射流冲击试验。采用高速照相机、超压传感器及见证板分别记录冲击起爆过程和引信响应程度。试验结果表明:2倍炸高条件下Ф50 mm和Ф60 mm聚能装药射流冲击会使引信发生爆轰响应;钝感装药和传统装药引信在射流冲击作用下均会发生爆轰响应;裸装引信和带弹体引信在聚能金属射流冲击作用下分别发生爆轰响应和部分爆轰响应。

引信后坐保险用截顶圆锥壳形支筒屈曲特性研究

美30 mm火炮引信M759以截顶圆锥壳形支筒作为后坐保险抗力件。这种刚性抗力件的破坏过程包括从屈曲破坏到压溃的过程。以紫铜带冲压成形的截顶圆锥壳为试件,用电子万能试验机研究了轴向静压屈曲现象,用锤击试验机和专门设计的试验装置研究了轴向准动态屈曲现象,用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对准动态屈曲过程以及在引信正常工作环境下(包括发射冲击和跌落冲击)的动态屈曲过程进行了仿真。仿真结果与上述试验结果一致。紫铜带可以作为截顶圆锥壳形支筒的冲压材料。截顶圆锥壳形支筒适用于高发射过载环境。其锥角至少应为60°。截顶圆锥壳形支筒的解除保险行程设计要为1.5 m跌落时可能出现的塑性位移留出裕量。

含Z型闭锁梁的微接电开关闭锁机构

针对引信MEMS接电开关L型梁闭锁机构存在的闭锁不稳定被弹开的问题,提出了改进后的微接电开关闭锁机构。该机构用Z型梁代替了L型闭锁梁,能够实现快速、稳定闭锁的功能。仿真验证表明:在选取了合适的倾斜角之后,该闭锁机构在3 600 g的后坐载荷下能完成预期的闭锁动作并能保证闭锁稳定性,在过载环境下也能确保结构不被破坏。

采用锆粉加热纸的形状记忆合金保险机构

针对目前引信形状记忆合金保险机构存在的响应慢及结构复杂等问题,提出了采用锆粉加热纸的形状记忆合金保险机构。该保险机构由外壳、电点火头、点火头盂、锆粉加热纸、记忆合金薄片和石棉纸6种零件组成,形成独立器件,加热纸剂量为毫克级,加热纸对记忆合金薄片接触加热,使其发生逆相变从而回复变形,解除对被保险机构的约束。测试与试验表明,通电点火后的10ms内保险机构动作,位移量2.2mm,具有结构简单、尺寸小、相应较快、动作可靠等优点可用于引信延期解除保险机构。

某型激光引信发射光束整形仿真设计

某型激光引信发射光束的空间能量覆盖区域小、目标探测遗漏概率大,很大程度上影响对目标的命中打击效果。本文利用脉冲激光周视探测系统的特点,对引信发射光束进行整形设计。通过对半导体激光器的出射光斑进行分析,结合柱面透镜的光学特性,将多辐射方式改为分区辐射方式。设计在一个透镜前后表面集成两个聚焦方向正交的柱面结构,等效于两片柱透镜系统,实现了一个透镜对慢轴发散角准直(≤1°)和快轴发散角扩束(40°、83°)的仿真。