不同组合式聚能战斗部对水下目标的毁伤研究

为研究不同组合药型罩聚能型鱼雷战斗部对含水复合结构的穿透性能,建立了聚能装药侵彻含水复合结构的数值计算模型,分析了射流成型过程和穿靶过程。结果表明:圆柱-球缺组合罩相比于其他2种组合药型罩对含水复合结构的穿透性能更好,对后效靶造成的穿深最大。圆柱-球缺组合罩形成的射流长度相比于其他2种组合药型罩分别长10.4%和28.9%,头部速度分别高20.6%和54.3%。侵彻含水复合结构时,圆柱-球缺组合罩形成的水下空腔、水介质径向扩展速度均最小,所以在侵彻含水复合结构后得以保留最大的剩余动能,从而对后效靶造成的穿深最大。合理匹配圆柱-球缺药型罩圆柱部直径d和高度h可提升其对含水复合结构的穿透能力,当d=22 mm、h=16 mm时,圆柱-球缺组合罩可对后效靶取得最大穿深411 mm。结论可为聚能型鱼雷战斗部的组合药型罩选择提供参考。

杀爆战斗部对地面目标毁伤威力的评估方法及应用

研究一种实现杀爆战斗部威力场数值仿真的综合性能分析系统。按照战斗部仿真的功能要求,设计了系统总体框架、接口和模块功能。该系统实现了基于LS-DYNA计算结果的动态破片场生成,用射击迹线仿真模型确定了破片的飞行弹道。以某战斗部为例进行了算例分析,并与试验结果进行了对比。分析结果表明,仿真与试验结果基本吻合。该系统可为战斗部总体结构设计和威力评估提供帮助。

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。

前级装药侵彻混凝土靶板的仿真和实验研究

根据串联战斗部前级装药的特点,设计出了4种结构的聚能装药。利用有限元软件LS-DYNA对半球罩、大锥角罩、双锥罩聚能装药和球锥罩的射流成型和对混凝土靶板的侵彻进行了数值模拟,并对结果进行了对比分析;然后,通过试验对球锥罩装药进行研究,所得结果与模拟结果一致。结果表明:球锥罩装药对混凝土靶板侵彻深度和孔径都比较合理,适合做双级串联随进战斗部的前级装药。

菱形破片战斗部成型的数值模拟与毁伤效果研究

以内刻V形槽战斗部圆柱壳体为研究对象,针对矩形破片战斗部产生破片连片的不足,设计并优化了菱形破片战斗部,利用LS-DYNA有限元软件对壳体膨胀破裂与破片形成过程进行了数值模拟,分析了战斗部壳体的断裂过程、破片速度的衰减、有效单个破片的个数。对单个破片进行毁伤效果模拟计算,并通过静爆试验进行了验证。结果证明:内刻V形槽菱形破片战斗部壳体膨胀破碎形成的破片连片率极低,有效单个破片数量多,初速高,并可以在7m处有效侵彻8mm厚的Q235钢靶,试验与数值模拟结果相吻合。

杆式射流侵彻运动厚壳装药目标的数值模拟

为提高杆式射流对运动厚壳装药目标冲击起爆的效能,利用仿真软件对不同弹目交汇条件下杆式射流侵彻运动厚壳装药目标的过程进行数值模拟,分析了弹轴偏移量和弹目运动方向夹角对杆式射流侵彻威力的影响。结果表明:杆式射流对运动厚壳装药有一定的侵彻效能,弹目追赶交汇要比迎头交汇更容易引爆目标装药;当弹目交汇角一定时,随着弹轴偏移量的增加,引爆厚壳装药的难度加大。研究结果可为反厚壳装药战斗部的设计提供一定的参考依据。

杆条对直升机桨毂毁伤的数值模拟研究

为研究离散杆战斗部的杀伤元对直升机桨毂毁伤特性,按照能量等效原则建立了桨毂各个区域的等效模型,运用数值模拟和实验的方法分析了杆条对等效靶的侵彻过程,获得了典型入射角下的极限穿透速度,以及入射条件对极限穿透速度、靶板切口面积的影响.结果表明:杆条对桨毂的最小极限穿透速度为568m/s,在入射角超过60°时杆条会出现断裂和跳飞现象;对目前的离散杆战斗部而言,桨毂的易损区域为B区域,击中A区域的毁伤概率极小;桨毂的等效模型能够可靠用于验证杆条对桨毂的毁伤.

陶瓷球形破片威力性能及毁伤效应数值模拟分析

利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,对相同材料、相同结构的陶瓷球形破片,在不同初速条件下对25 mm松木靶和后效硬铝靶的侵彻性能进行了数值模拟和对比分析,并做了相应的实验。结果表明初速度是影响陶瓷破片毁伤效能的重要因素之一。随着破片初速度的减小,破片的穿透能力大幅度下降,因此可以通过控制破片初速度限制其有效毁伤的程度。控制初速度可以达到对人体的非致命或者轻伤、低附带毁伤的目的,以及防止对一些机械设备毁损性破坏。

陶瓷破片侵彻钛合金薄靶实验及数值模拟研究

为了研究非金属陶瓷破片对钛合金薄靶的侵彻效能,采用弹道冲击实验与有限元数值模拟相结合的方法,开展了破片直径和着靶角度对靶板破坏形态及弹道极限的影响研究.结果表明:在弹道极限情况下,陶瓷破片对钛合金薄靶的侵彻形态主要分为瓣裂穿孔和冲塞穿孔.其中,钛合金靶厚度为0.5~0.8 mm时,靶板的破坏形式主要以瓣裂穿孔为主,靶板厚度为1.0~1.5 mm时,对靶板的破坏形式为瓣裂穿孔和冲塞穿孔2种方式的耦合状态,靶板厚度为2.0 mm时,靶板的破坏方式为冲塞穿孔.随着破片直径的增大,陶瓷破片对靶板的弹道极限(V_(50))逐渐减小,靶板背面造成的盘式隆起越明显.同时,随着陶瓷破片着角的增加,侵彻靶板的V_(50)也随之增加,当着角大于75°时,破片发生跳飞现象.研究结论对于反卫星武器战斗部威力设计具有重要意义.

螺旋切缝对PELE毁伤性能的影响研究

为了研究壳体螺旋切缝对PELE毁伤性能的影响规律,针对切缝数量N、切缝深度H、扭转程度T 3个因素,借助有限元软件并结合随机失效和断裂软化算法开展数值模拟研究,对比已有试验验证了仿真模型的可靠性。结果表明,T变化会对靶后破片的破碎性能和飞散性能产生较大的影响。T增大使破片有更好的破碎性能,形成的破片质量分布具有较大区别,破片排布呈螺旋状且平均飞散面积增大,破片之间空隙变小,提高了杀伤概率,T大于1.5后弹丸前端破碎程度加深,形成的破片数量增多,质量减小。通过正交优化方法确定了3因素3水平的数值模拟方案,对仿真数据进行极差分析得到T是影响PELE出孔孔径的主要因素,N次之,H最小,该研究设定的工况条件下,N=8,H=1.5 mm,T=1.5时,靶板的出孔孔径最大。

废旧梯黑铝混合炸药中RDX的回收和表征

为了对废弃梯黑铝混合炸药中的有效成分进行回收利用,根据TNT、RDX在有机溶剂中的溶解度差异,设计了从废旧梯黑铝混合炸药中回收、提取RDX的工艺流程,并对回收的RDX进行了性能测试和形貌表征。结果表明,以甲苯和丙酮作为回收梯黑铝混合炸药中RDX的有机溶剂,回收率为90%。回收RDX的主要理化性能达到GJB 296A-95的要求。

MEMS微机械陀螺温度特性分析与建模

针对MEMS微机械陀螺的零偏随温度变化波动较大的特性,通过建立MEMS陀螺零偏随温度变化之间的误差模型,在温度范围为-20℃-60℃温箱试验下,分析MEMS陀螺的零偏输出变化,经去除野值后使用建立的误差模型对零偏进行补偿,结果表明,MEMS陀螺仪因温度引起的零偏从最大约为160°/h,经补偿后降至约为10°/h。该温度误差模型使MEMS陀螺的全温区零偏特性得到了一定程度的提升,为提高之后的导航精度打下基础,具有一定的工程价值。

薄壁金属管在中高速冲击下的缓冲特性研究

薄壁金属管塑性变形缓冲器通过塑性变形吸收能量,是冲击动力学领域所用缓冲器之一。通过试验和数值模拟研究了薄壁金属管塑性变形缓冲器在中高速冲击下的缓冲特性。通过空气炮试验,得到了薄壁金属管在中速冲击下的变形特点及缓冲力,分析了薄壁金属管在中高速冲击下的变形机理。研究了薄壁金属管半锥角、冲击速度、冲击质量对薄壁金属管缓冲性能的影响。结果表明:随着冲击速度的提高(30m/s^500m/s),缓冲力稳定性降低,缓冲力波动范围从8.2k N提高到19.9k N,最大缓冲力从19.9k N提高到34k N;半锥角不同会影响薄壁金属管的最大缓冲力;当冲击速度大于100m/s时,薄壁金属管缓冲力稳定性不受冲击质量影响。

超临界GAS的工艺条件对CL-20粒度和晶型的影响

采用超临界气体抗溶剂(GAS)技术的半连续-静态工艺制备出平均粒径721.9nm的亚微米级ε型六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20),探讨了工艺条件对CL-20粒径和晶型的影响,测试了CL-20细化前后的冲击波感度和撞击感度。得到制备亚微米级ε型CL-20的最佳工艺条件为:压力平均升高速率4.0MPa/min,溶液初始浓度8g/100mL,系统压力10.5MPa,系统温度50℃。亚微米级ε型CL-20冲击波感度的隔板值降低58.6%,撞击感度的特性落高值提高84.1%。

双层球缺罩形成复合杆式射流的初步研究

为进一步提高杆式射流在大炸高下的稳定性,设计了铜/铝双层球缺罩装药结构,运用脉冲X光照相技术获得了射流形态.结果表明:采用铜/铝双层球缺罩可以形成复合杆式射流,其形态与单铜罩形成的杆式射流基本类似,但是在压垮形成射流时,铜铝两种材料在初始界面发生了相互融合.同时,铜/铝双层球缺罩的射流整体速度略有提高,速度梯度却有所减小,最大侵彻深度相比单铜罩射流可以提高16.7%.

装药尺寸及结构对HTPE推进剂烤燃特性的影响

利用自行设计的烤燃实验装置,对HTPE推进剂小尺寸烤燃试样分别进行了升温速率为1、2℃/min的烤燃实验,以此为基础,建立了小尺寸烤燃试样和固体火箭发动机的三维计算模型,利用Fluent软件分别对两者不同升温速率下的烤燃行为进行了数值模拟计算,研究了小尺寸烤燃试样与固体火箭发动机的装药尺寸及结构差异对HTPE推进剂烤燃响应特性的影响。结果表明,HTPE推进剂的烤燃响应时间、响应温度随升温速率的变化趋势与装药尺寸及结构无关,但响应时间和响应温度的绝对值与装药尺寸及结构均有很大关系,升温速率为3.3℃/h(0.055℃/min)时,小尺寸烤燃试样的响应时间为40.3h,响应温度为158℃,而固体火箭发动机响应时间为28.83h,响应温度为120.13℃。推进剂装药尺寸及结构对烤燃点火位置有明显影响,进而影响到烤燃速度范畴的区分,小尺寸烤燃试样慢烤升温速率不大于2℃/min,而固体火箭发动机慢烤升温速率为小于0.5℃/min。因此,对快速、慢速烤燃的严格划分,必须结合装药尺寸、装药结构及推进剂种类等因素进行。升温速率对固体火箭发动机存在热积累临界位置效应,本研究条件下影响热积累临界位置的升温速率为0.5℃/min。

长径比对侵彻膨胀弹横向效应的影响

采用有限元软件LS-DYNA,对装填尼龙的侵彻膨胀弹以1200m/s着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟,获得了长径比对侵彻膨胀弹横向效应产生的影响规律。结果表明:当长径比较小时,整个弹体基本都发生横向效应,但穿透靶板后的残余速度较小;当长径比较大时,弹体的一部分发生横向效应,穿透靶板后的残余速度很大;综合考虑横向效应的有效发挥和影响因素,侵彻膨胀弹的长径比取4∶1～6∶1比较适宜。

罩顶药高对有隔板聚能装药的影响

为了得到最佳罩顶药高，提高聚能装药的破甲威力，设计了7种不同罩顶药高的装药结构，利用有限元软件LS．DYNA对主药柱中的爆轰波传播、射流形成及侵彻靶板过程进行了数值模拟，并与静破甲试验结果进行了比较。随着罩顶药高的增加，侵彻深度呈现出先增加后减小的趋势。因此每种聚能装药结构均存在一个最佳罩顶药高，对于文中数值模拟及试验的装药结构，当药型罩锥角为60。时，最佳罩顶药高为22．5mm。最佳罩顶药高随着锥角的增加而增加，设最佳罩顶药高日。（opt）=TD。，当锥角口在45。～70。范围内时，y满足拟合得到的多项式：y=1．013-0．0497a＋9．63×10^-4a2一5．29×10^-6a^3。

杆式射流侵彻钢筋混凝土试验研究

对于破爆式串联战斗部前级装药,如何兼顾侵彻深度和开孔孔径,是此类战斗部设计的关键问题。为了研究药型罩材料密度对杆式射流侵彻性能的影响,采用偏心亚半球聚能装药结构,进行了侵彻钢筋混凝土的试验研究。以侵彻钢靶作为对比试验,验证杆式射流整体侵彻规律并进行相关标定。研究结果表明,杆式射流对混凝土开孔的孔径随着药型罩材料密度的下降而逐渐增大。与紫铜射流相比,钛合金射流在保证一定侵彻深度的条件下开孔孔径提高约20%,因此钛合金是较为理想的聚能攻坚战斗部药型罩材料。试验结果及相关数据所展现的不同密度杆式射流侵彻能力大体相同,但钢类均质材料靶板无法体现钢筋混凝土内部出现的细节问题。虽然针对装甲目标的破甲弹等武器装备的设计理论较为完善,但不能完全作为聚能战斗部设计的理论依据。

侵彻过载信号的欠定盲源分离与特征提取

侵彻过载信号成份复杂,传统盲源分离方法无法有效提取弹体侵彻板靶特征,基于此提出一种不受测试传感器数量限制、具有源数估计的侵彻过载信号盲源分离方法。首先,对单通道测试信号进行总体经验模态分解,将分解后的固有模态与原信号组成多维信号;其次,对组成的多维信号奇异值分解,以"前K次奇异值占优"法则估计信号振源个数,利用"最大互相关系数法"筛选最优IMF函数与原信号重组构造多通道混合信号;最后,对多通道混合信号白化处理和联合近似对角化,计算酉矩阵获得测试信号的混合估计。将其用于单通道侵彻过载信号的特征提取,获得了与源信号相关度为0.9747的加速度特征信号。与现有方法相比,该方法能有效分离出单通道侵彻过载特征信号,并且信号处理过程具有的自适应特性也解决了不同弹靶工况下过载信号滤波频率的选择困难问题。