偏心药型罩在D型装药中的设计及成型性能研究

为改进整体式多爆炸成型弹丸(Multiple Explosively Formed Projectile,MEFP)战斗部中位于边缘位置处的药型罩口部闭合较差的问题,设计一种沿周向壁厚不同的偏心药型罩。将该药型罩应用于D型装药结构战斗部中,通过理论分析以及数值仿真方法,针对药型罩较厚一侧朝向和偏心距大小对药型罩成型的影响规律进行研究,开展爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)软回收试验。研究结果表明:偏心药型罩较厚侧朝向及偏心距大小对EFP各方向速度基本无影响,对EFP成型效果影响较大;药型罩较厚侧朝向战斗部中心时成型效果最佳;偏心距的大小能够调整药型罩周围微元向中心压合的速度差,改善药型罩口部包合情况;试验中回收到的EFP成型结果与仿真结果吻合度较高;偏心药型罩通过调整药型罩壁厚与爆轰波强度的匹配关系能够改善非对称爆轰下EFP的成型,有效解决D型装药结构MEFP战斗部位于边缘位置处药型罩成型较差的问题,为整体式MEFP战斗部边缘位置处药型罩结构设计提供参考。

药型罩结构参数对整体式MEFP成型的影响

为提高整体式多爆炸成型弹丸（MEFP）毁伤能力,采用LS-DYNA仿真软件,模拟了药型罩结构参数对弹丸成型的影响。基于研究结果优化设计了一种整体式装药结构,并对其进行了试验验证。结果表明：药型罩结构参数对弹丸的影响主要体现在弹丸形态上,随着药形罩曲率半径的增加,中心弹丸长径比及周边弹丸长度分别降低了40%和41.2%。周边弹丸形状逐渐由杆形弹向球形弹丸发展。随着壁厚的增加,中心弹丸长径比及周边弹丸长度则分别降低了22.2%和19.7%。周边弹丸拖尾逐渐减小,弹丸飞行稳定性增强。优化得到药型罩曲率半径和壁厚的最优值分别为77~82 mm和2.2~2.6 mm。设计的战斗部可有效穿透15mm厚45#钢靶,与数值模拟结果吻合较好。

刻槽式MEFP的成形及侵彻钢靶模式

多爆炸成形弹丸(MEFP)能有效提高炸药利用率和命中概率。基于LS-DYNA软件对刻槽式MEFP战斗部成形及侵彻双层无间隔钢靶模式进行了研究,得到了刻槽式MEFP战斗部成形及对靶板侵彻的数值计算结果。结果表明:刻槽式MEFP成形过程要经过翻转、头部挤压断裂、尾部拉伸断裂、交叉飞散、稳定飞行5个阶段,聚能爆轰波对药型罩的径向力是其交叉飞散的主要原因;侵彻过程要经过开坑、联合侵彻、贯穿3个阶段。模拟结果与实验结果基本吻合。

起爆点位置对网栅切割式MEFP成型的影响

为了研究起爆点位置对圆环形网栅切割式MEFP成型的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对圆环形网栅切割式MEFP的形成过程进行了数值模拟。结果表明,该装药结构能形成5个具有一定质量和方向性、速度达到1600～2400 m.s-1的子EFP。在网栅距离固定的前提下,随着起爆点与药型罩顶点距离的增加,MEFP的速度逐渐增大,发散角逐渐减小。起爆点距离在0.56 Dk(Dk为装药口径)到0.89 Dk范围内能形成理想的子EFP,且在0.78 Dk时成型最好。

基于ANSYS/LS-DYNA的刻槽式MEFP侵彻钢靶的研究

多爆炸成型弹丸战斗部(MEFP)能有效提高炸药利用率和命中概率。基于ANSYS/LS-DYNA软件研究了刻槽式MEFP战斗部侵彻双层无间隔钢靶的过程,通过使用三维建模方法、不同材料分别选取不同的状态方程和本构方程,采用实体单元和壳单元进行网格划分,得到了刻槽式MEFP战斗部对靶板侵彻的数值计算结果。结果表明:刻槽式MEFP侵彻过程要经过开坑、联合侵彻、贯穿3个阶段。模拟结果与实验结果基本一致。

组合式MEFP战斗部的正交优化设计

以多爆炸成型弹丸(MEFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,分析了相邻子装药间距、填充物密度和起爆延迟时间三种因素对MEFP发散角的影响规律。结果表明:随着子装药间距的增加以及填充物密度、起爆延迟时间的减小,MEFP的发散角在减小。在此基础上以MEFP发散角为命中概率和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对三种因素对MEFP发散角影响的主次关系进行了分析研究。结果表明起爆延迟时间是MEFP发散角的主要影响因素,并得到了影响MEFP发散角的三种因素各水平的最优组合。

MEFP战斗部结构的正交优化设计

以多爆炸成型弹丸(MEFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,分析了药型罩间距、锥角、壁厚、装药高度和装药直径5种因素对MEFP发散角的影响规律。结果表明:随着药型罩间距、壁厚和装药直径的增加以及药型罩锥角、装药高度的减小,MEFP的发散角在减小。在此基础上以MEFP发散角为命中和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对5种结构因素对MEFP发散角的影响主次关系进行了分析研究。结果表明药型罩壁厚是MEFP战斗部命中和毁伤概率的主要影响因素,并得到了5种结构因素各水平的最优组合。

一种新型防空MEFP的设计与仿真

为提高MEFP对战机、导弹等空中目标的毁伤效能,综合锥形药型罩形成的球状弹丸和球缺形药型罩形成的杆状弹丸的优势,设计了一种复合型MEFP战斗部,仿真并分析了该型MEFP中各成型弹丸的形状、初速及对钢靶的毁伤效果。仿真结果表明,该复合型MEFP可以同时产生不同速度、不同形状的侵彻弹丸,从而增强了MEFP对空中目标的综合毁伤效能。

网栅参数对星形线形网栅切割式MEFP成型的影响

为研究网栅因素对星形线形网栅切割式MEFP成型的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对星形线形网栅切割式MEFP的形成过程进行数值模拟,并分析网栅与药型罩的间距、网栅宽度对MEFP发散角的影响。结果表明:该装药结构能形成5个具有一定质量和方向性、速度达到1 800～2 500 m/s的子EFP;随着网栅间距的增加网栅宽度减小,子EFP发散角逐渐减小,并得到最适合切割的截面形状。

排布角对新型组合式MEFP战斗部影响研究

为提升弹药战斗部的毁伤效能,设计了一种新型组合式多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部,将战斗部的成型模块分为3圈,对各圈装药进行了编号;数值模拟分析了排布角对MEFP速度、成型形貌和飞散角的影响规律。研究表明:随着排布角的增加,2号装药形成的EFP弹丸轴向速度、长径比、尾裙差均减小,而径向速度和飞散角逐渐增大;3号装药形成的EFP弹丸轴向速度、径向速度、长径比、尾裙差和飞散角均逐渐减小;4号装药形成的EFP弹丸轴向速度、径向速度、长径比逐渐减小,而尾裙差和飞散角逐渐增大。当排布角为15°时,形成的EFP虽然轴向速度、径向速度小于其他结构,但是在形成的EFP形貌和飞散角方面有较大的优势。

多弹丸协同冲击下柱壳装药响应特性数值模拟及试验

为探究多弹目交汇条件下多爆炸成形弹丸(Multiple Explosively Formed Projectiles, MEFP)协同冲击柱壳装药响应特性,在冲击起爆试验基础上,采用理论计算和数值仿真相结合的方式,开展不同密集度MEFP群束协同冲击柱壳装药的响应特性分析研究。实验结果表明:MEFP群束密集度λ及柱壳壁厚h均会对响应特性产生影响;当λ相同时起爆用时t随h增大而同步增加,3种壁厚起爆用时分别增大2.00、2.50、1.88倍,当λ为8和5.33时,起爆用时t随h呈线性增长规律;当h相同时起爆用时t随λ减小同步增加,4种密集度MEFP群束起爆用时分别增大2.66、3.60、3.25、2.50倍,且当柱壳壁厚h为13 mm时起爆用时t随λ同样呈线性变化规律。MEFP群束对柱壳装药的协同增强作用在h为13 mm时发生分化,当λ为16和8时,MEFP群束对目标的冲击起爆用时均早于任意单EFP作用,最多分别提前约41.22%、8.61%,协同增强作用明显;当λ为4时,MEFP群束对柱壳装药起爆能力逐渐与单EFP趋同,协同增强作用减弱。

刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度的影响

刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度具有重要影响。基于ANSYS/LS-DYNA软件研究药型罩刻槽参数对刻槽式MEFP发散角及速度的影响。研究结果表明:在刻槽曲率半径相同的情况下,刻槽式MEFP的发散角随刻槽深度增加而增大,速度随刻槽深度的增加先减小后增大再减小;在药型罩顶端刻槽深度相同的情况下,刻槽式MEFP的发散角随刻槽曲率半径增加而增大,速度随曲率半径变化不大。模拟结果与实验结果基本一致。

分布式MEFP战斗部对空中目标毁伤概率仿真研究

为提高对空中目标的拦截与毁伤概率,提出一种基于分布式多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的拦截方式,并给出计算毁伤概率的工程算法。通过目标构型分析建立目标等效模型,在此基础上建立分布式MEFP战斗部与等效目标的交汇模型,并利用射击线技术,构建分布式MEFP战斗部对空中目标毁伤概率的计算模型。利用蒙特卡洛方法对毁伤概率进行了仿真。结果表明:弹目交汇距离、EFP速度及目标终点速度对毁伤概率具有较大的影响,研究结果为分布式MEFP战斗部威力设计提供了重要参考。

MEFP式战斗部正交试验优化

在MEFP成型的过程中,药形罩的罩顶厚、内表面曲率半径、外表面曲率半径和装药类型等参数对MEFP的成型都产生着影响,所以有必要对以上因素对MEFP成型的影响进行正交试验分析。选取药形罩的这四个参数为正交优化设计的4个因素,同时把各方案仿真计算得到的质量、剩余速度和剩余比动能作为优化设计评定指标进行极差分析,从而得到最终的优化方案。

直线多点同步起爆MEFP战斗部技术研究

为实现直线多点同步起爆MEFP战斗部,对多路导爆索传扩爆组件开展相关研究。选用爆速精度较高的银导爆索以提高多点起爆同步性能,通过试验测定传扩爆组件的各起爆点的精确位置,并结合仿真加以分析。结果表明,采用该起爆装置技术方案(n+1)点起爆n层周向MEFP战斗部,有利于提高EFP飞行稳定性,缩小EFP飞散带宽,提高EFP动能,提升弹药作战效能。

周向MEFP式战斗部结构设计与仿真

基于现代防空战斗部的发展需要,提出了两种新型MEFP式战斗部的设计方案,并基于AUTODYN软件对两种方案的爆炸成型过程进行了仿真模拟,对这两种结构方案的仿真结果进行了比较,得出了一个较优方案,此结果可以为新型防空反导战斗部的设计提供一定的依据。

MEFP式战斗部侵彻钢靶的毁伤效应研究

以MEFP式战斗部为仿真方案,建立仿真模型,通过对仿真过程的模拟来求得的最终形成EFP的各指标参数,以此对靶板进行了毁伤效应数值仿真;并利用具体试验的结果来验证数值模拟结果的正确性,得出了战斗部形成的破片能有效穿透20 m处10 cm钢靶的结论,为后续的研究工作提供了一定的理论和试验依据。

冲击波叠加效应对组合式多爆炸成型弹丸成形的影响研究

为探明组合式多爆炸成形弹丸(MEFP)弹丸的成形机理、研究形成良好弹丸的关键因素,运用LS-DYNA显式动力学软件对同时起爆和时差起爆条件下组合式MEFP成形过程进行了数值模拟计算,并对多个子装药爆轰场冲击波叠加效应进行了理论分析。研究表明:导致中心弹丸易于断裂、速度较快,周边弹丸形状不对称的主要原因是侧壁和罩顶反射冲击波的叠加作用;选用低密度吸能效果较好的填充介质可以减小反射波的强度从而减弱其叠加效应;当起爆时差超过5μs,中心子装药的药型罩会出现过度压垮的现象,不利于弹丸的成形。研究成果为战斗部填充介质的选取、合理装药间距的确定、多点起爆器材精度的确定等关键技术提供了理论依据。

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 .

多爆炸成形弹丸技术研究

介绍形成多爆炸成形弹丸的战斗部的基本结构及其结构设计方法,通过总结现有多爆炸成形弹丸成形技术,结合数值模拟结果和具体的应用实例,对MEFP装药结构及关键技术进行归纳。提出多爆炸成形弹丸技术的应用前景。