Effect of initiation manners on the scattering characteristics of semi-preformed fragment warhead

The lethality of a semi-preformed fragment warhead is closely related to the expand velocity and spatial distribution of the fragments from ruptured metal casing. The topic of how to improve the utilization of charge of have been drawing great attention from researchers and designer in this filed. In present paper,in order to investigate the influence of charge initiation manners on the scattering characteristics of semi-preformed fragment warhead, the numerical simulations and experimental test are conducted.Firstly, the influence of grid density on numerical results is investigated, and a proper numerical model with relatively high accuracy and effectiveness is determined. Then. numerical simulations of three kinds of different initiation position of a semi-preformed fragment warhead are carried out. An experimental test of the explosion of a semi-preformed fragment warhead is carried out. By comparing and analyzing the numerical results and experimental data, it is found that the initiation manners have great influence on scattering characteristics of semi-preformed fragment warhead. The researcher work of this paper would provide an effective alternative method to optimize the design of warhead.

两种钛合金半穿甲战斗部侵彻单层钢靶性能试验研究

选取亚稳态β型TB17和高损伤容限α+β型TC4-DT两种高韧钛合金材料,对2种钛合金材料在高应变率条件下动态力学响应特性进行测试分析,并应用125 mm火炮发射装置开展2种钛合金半穿甲战斗部侵彻单层钢靶性能试验研究。结果表明,作为半穿甲战斗部的壳体材料,应选择屈服强度与冲击韧性匹配性好的钛合金,其中更应关注钛合金材料的塑性变形能力和抗冲击韧性;随着侵彻着角的增加,侵彻单层钢靶过程弹体头部侵蚀量及径向墩粗程度更严重,不利于弹体保持侵彻强度及装药安定性。

加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能影响研究

为了研究加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能的影响,通过试验及数值仿真,研究了加强筋在弹体轴向不同位置处的2种半穿甲战斗部,以一定速度(710 m/s)、着角(20°)侵彻8层钢靶的弹道偏转、弹孔尺寸、余速的差异。研究结果表明:加强筋位置由弹尖向质心位置逼近时弹道偏转角减小、弹孔长轴减小、穿甲能力提升;弹道偏转角增量与靶间距呈正相关关系;弹道偏转角、侵彻余速、弹头侵蚀量及弹孔仿真结果与试验实测值最大偏差为8.82%,仿真与试验结果符合较好。研究结果可为半穿甲战斗部方案设计提供参考。

不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板数值模拟

为研究头部形状对半穿甲战斗部侵彻性能的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板进行数值模拟,并分析着角与攻角对3种不同头部形状半穿甲战斗部剩余动能与弹体偏转的影响。结果表明:垂直侵彻时,卵头弹与尖头弹侵彻性能优于钝头弹,而钝头弹能使靶板产生更大的变形;斜侵彻时,着角与攻角会使弹体发生偏转,尖头弹与卵头弹侵彻性能随着角的增加而降低,钝头弹呈先增大后减小趋势,同时小角度的攻角有利于提高弹体的侵彻性能且对弹体偏转有一定的修正作用。以上结论对半穿甲战斗部头部设计、着靶姿态的确定具有一定的参考价值。

超音速半穿甲弹丸壳体结构实验研究

本文对超音速半穿甲弹丸的壳体结构进行了实验研究,采用相对运动的方法使炸药驱动飞板碰撞静止的弹丸。应用闪光X光摄影技术观测“弹-靶”碰撞时刻的变形及穿甲过程。实验结果表明,截卵形弹丸在M=2～3的碰撞速度下,弹丸壳体在“头-柱”过渡区最大变形率约2.5～4.4％,其综合性能比本文选用的其它弹形均好。

穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室内爆炸毁伤效应研究

为了研究穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室的毁伤效应,运用有限元软件ANSYS-DYNA进行舱室内爆炸仿真。分析了爆炸载荷作用下主舱和后邻舱舱内流场分布、压力变化及其破坏模式,评估了穿爆战斗部装药对组合舱室的毁伤效果。两级装药爆炸产生的冲击波相互作用,提高了主舱室内的冲击波峰值和准静态压力值,增强了对主舱室的毁伤能力,能够实现对舰艇组合舱室的高效毁伤。研究结果为舰艇组合舱室毁伤评估提供了参考。

不同倾角侵彻下半穿甲战斗部结构件受力仿真分析

利用有限元软件LS-DYNA建立了某型半穿甲弹战斗部模型,进行了在初始速度为300m/s,靶厚为34mm,倾角分别为0°、15°、30°、45°、60°条件下的侵彻数值模拟,对战斗部穿甲性能进行了研究,分析在侵彻过程中不同倾角对战斗部内部结构部件所受过载、应力及应力集中位置分布的影响。结果表明:小倾角侵彻时内部结构件所受最大应力随倾角的增大略有减小;大倾角侵彻时内部结构件所受最大应力随倾角的增大而增大,容易出现变形和失效,最终可能影响战斗部的整体功能。

横纵刻槽对半预制战斗部破片成型的影响

为分析壳体内刻槽对半预制战斗部破片成型的影响规律,开展了不同工况的仿真计算,并对典型工况进行了试验验证.利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对爆炸载荷条件下破片的破碎断裂规律进行了研究,得到了横向刻槽与纵向刻槽的形状、深度等因素对破片成型的影响关系.研究结果表明:仅有横向刻槽时,将形成较多碎小破片;仅有纵向刻槽时,将形成杆条式破片;同时预制横向刻槽与纵向刻槽时,纵向刻槽深度应比横向刻槽深度小于20%,可得到大小均匀、质量可控的破片;刻槽形状采用“V+V”型或“锯齿(斜口朝起爆点)+V”型时,破片破碎控制效果较好.对典型工况开展了试验研究,试验结果与仿真计算结果较为相似,证明了仿真规律的正确性.

基于OpenGL的战斗部结构可视化系统

该文首先建立三种不同头部形状的半穿甲战斗部特征模型 ,通过这些模型能够实现战斗部参数化设计 ,然后结合OpenGL技术 ,分析了半穿甲战斗部可视化系统的设计和实现 ,包括可视化系统的总体框架和可视化建模技术 ,特别给出了旋转结构体的可视化建模技术。最后 ,利用数值积分方法 ,对半穿甲战斗部的特征参数进行计算 ,其特征参数主要包括壳体和炸药的质量、质心和体积。并实现了系统可视化 。

着靶姿态对半穿甲战斗部穿甲过程的影响

利用LS-DYNA对半穿甲战斗部着靶时不同着角和攻角对穿甲过程的影响进行研究,进行了在着靶速度为2 Ma,靶厚为50 mm,着角、攻角分别为0°、10°、20°条件下的侵彻数值模拟。仿真结果证明,着靶时着角、攻角均对穿甲过程产生影响,且攻角的影响更大。

截锥形空心弹体侵彻薄靶板的数值模拟

运用非线性动力学有限元软件LS-DYNA，开展了截锥形弹体在速度为0．6～2．3Ma范围的正穿甲和45°斜穿甲的数值模拟。靶板在弹体正撞击和低斜角撞击时，在各种速度下均为向前的花瓣型破坏。在高斜角低速撞击时，靶板出现向前的花瓣失效；在高斜角高速撞击时，靶板的花瓣部分向前，部分向后．其近着靶方向的花瓣向前，而远着靶方向的花瓣向后翻转。在不同速度下弹体斜侵彻靶板时，在较低速度下弹体在侵彻后其轴线与靶板的夹角增大，而在高速时其夹角减小。

航母甲板侵彻效应的数值仿真模型研究

采用数值仿真方法,建立半穿甲战斗部对航母甲板侵彻效应的数值仿真计算模型;确定了材料模型及参数;结合相关试验数据对模型进行验证。结果表明,在选取的6个正侵彻算例和3个斜侵彻算例中,弹丸穿过靶板后的剩余速度与相关参考文献中的相应实验测定值之间的最大相对误差和平均相对误差分别为6.81%和2.37%,且计算得到的破坏模式与实验结果相一致,验证了模型的有效性。该模型可应用于半穿甲战斗部侵彻航母甲板的毁伤效应研究。

半穿甲战斗部集成设计方法研究

文中基于半穿甲战斗部研制的经验和技术,利用先进的工程设计方法和计算机技术,完成了半穿甲战斗部集成设计方法研究。针对半穿甲战斗部设计特点,建立战斗部多学科集成设计方法和设计过程,确定了集成设计的总体框架。开展了集成设计方法的关键技术分析,包括知识体系建立和虚拟样机技术等。集成设计方法的建立为半穿甲战斗部CAD系统研究奠定了基础。

半穿甲弹丸对加筋靶板侵彻的终点弹道的实验和理论研究

以舰船典型筋板结构为目标,设计了带加强筋的结构靶,并用模拟实验弹体,对单层带加强筋的结构靶进行了斜侵彻实验,通过天幕靶和高速运动分析系统的测量,得到了两种倾斜着靶条件下不同着靶位置的靶前、靶后弹道参数;通过对靶板破坏结果的分析,得到实验弹靶条件下加强筋结构靶的破坏模式。在现有弹丸侵彻均质靶板理论的基础上和一定假设条件下,得到弹丸对加筋结构靶侵彻的终点弹道理论计算模型,弹丸过靶后剩余速度的理论计算结果与实验结果基本一致。

半穿甲战斗部CAD系统研究

本文基于半穿甲战斗部和CAD的相关技术,分析了半穿甲战斗部CAD系统的设计与实现。确定了CAD系统的总体框架。采用IDEF0方法,对集成设计系统的功能进行了分析,建立了系统的功能模块。根据系统的功能特点,确定系统的软件结构。基于数据库技术和可视化技术,对系统实现的关键技术进行分析,包括数据库、可视化技术和VRML中间件的实现。最后,给出了CAD系统的部分应用示例。

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。

半主动导引头弹目多普勒频率对引战配合影响分析

半主动制导防空导弹为现代重要的防空武器,充分利用导引头信息逼近最佳引信战斗部配合是当前研究的热点问题。在弹目大俯冲角交会姿态下,半主动导引头提供的弹目回波多普勒频率折算的弹目相对速度大小与真实值误差偏大,严重削弱引战配合效果。本文给出弹上计算机提供的速度误差的数学模型,分析弹目多普勒频率的成分频率,并通过引战配合仿真试验论述不同俯冲角对引战配合的影响。

半穿甲战斗部自锻破片模型

针对半穿甲战斗部对轻薄装甲目标具有极大的毁伤效果的现状和需求,提出一种研究自锻破片的空间运动及其毁伤效能的方法。通过研究分析自锻破片的生成机理及运动规律,初步建立了半穿甲战斗部自锻破片的模型。该模型可为今后研究自锻破片空间运动提供参考。

因次分析在半穿甲战斗部顶部厚度设计中的应用

结合所获得的实验数据,应用因次分析和相似律的方法对半穿甲战斗部顶部厚度设计进行了计算与分析,得到变形部分长度与速度的关系曲线,可以作为半穿甲战斗部顶部厚度设计的依据之一。

战斗部用钛合金材料金相组织研究

结合撞击实验所获得的实验数据,从宏观和微观角度分别进行了战斗部用钛合金材料动态屈服压力和金相组织的分析,得到如下结论:随应变率的增加,动屈服应力、侧向膨胀等也增加;断裂表面变得更加不均匀,剪切边缘更加表面化,倾斜度更大,基体凹陷更深,更普遍;高速率加载试样的破坏区在更长的距离上扩展。