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。

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.

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。

钻地弹战斗部技术特点及发展趋势

结合国外钻地弹战斗部的研究现状,对各类钻地弹战斗部的工作原理和技术特点进行了介绍,同时分析了未来钻地弹战斗部将向大威力大侵深化、小型化、隐身化、智能化、多功能化、高超声速化方向的发展趋势。我国也在近年开始进行了钻地弹理论研究工作,积累了大量经验。同时还可以借鉴国外钻地武器的发展模式,加快钻地武器的研制。同时,了解国外钻地武器的技术参数和作战运用情况,可为重要目标的防护提供参考,便于有针对性地进行有效防护。

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。

黑火药的防潮改性技术研究

为解决黑火药在长期贮存中的吸湿问题,以虫胶为防潮剂,高导热石墨粉为导热剂和防潮剂,无水乙醇为虫胶的溶剂和黑火药的悬浮剂,采用溶剂蒸发法制备出防潮黑火药。研究了防潮剂含量和工艺条件对黑火药吸湿性的影响,并对防潮改性前后黑火药进行了性能测试。结果表明:防潮改性后黑火药的吸湿性比原料降低了38%,火焰感度和撞击感度分别比原料降低了8%和80%,而静电感度不变,并获得了制备防潮黑火药的最佳配方和工艺条件。

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。

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。

端面MEFP成型及威力性能的数值模拟研究

为提高多爆炸成型弹丸(MEFP)对装甲目标的毁伤效能,提出了一种新型组合式端面MEFP聚能装药结构,该结构能成型一枚“杆式”的中心弹丸和12枚“拳状”的周向辅助弹丸,可对装甲目标产生多点毁伤效应。研究基于该方案的可行性,进一步研究了装药长径比,辅罩厚度、高度、径向跨度对其成型特性、侵彻性能的影响规律。研究发现:当装药长径比增大时,辅助弹丸速度逐渐增大,飞散角则先增大后减小;当辅罩厚度和高度增大时,其速度逐渐减小,飞散角则逐渐增大;当辅罩径向跨度增大时,其速度逐渐增大,飞散角逐渐减小。研究设计的MEFP可有效穿透12 mm厚45#钢靶,能够实现对装甲面目标的毁伤半径可控(调节飞散角),研究结论可为末敏弹战斗部威力设计提供参考依据。

钨合金破片侵彻2024铝靶的数值模拟研究

研究93W钨合金破片对铝合金靶板的弹道极限(V50)影响规律,对战斗部毁伤元威力设计具有重要意义。通过弹道冲击试验获取了钨合金立方体破片、球形破片在90°着角的情况下,对4 mm 2024铝靶的侵彻弹道极限(V50)。基于数值模拟与试验结果的一致性,分析了钨合金破片形状、质量对V50的影响规律。结果表明:两种形状破片的侵彻V50均随着破片质量的增加而减小;在90°着角时,立方体破片的侵彻V50较低于球形破片,且两者V50差值随着破片质量的增大而增大。其中,立方体破片由于着靶姿态的变化导致V50存在着波动区间,随着破片质量增加,V50的波动区间相对增加,且立方体破片侵彻V50小于球形破片V50的概率也随之增加。

新型聚能装药球缺药型罩的优化设计

针对现代战场复杂多样的军事目标,提出一种具有多种毁伤模式的新型聚能装药战斗部,根据目标类别可选择地以最佳方式进行毁伤。采用LSDYNA-2D有限元仿真软件,对新型聚能装药进行数值模拟,探究药型罩材料、结构参数(曲率和壁厚)对新型聚能装药性能规律的具体影响,并优化设计球缺药型罩。研究结果表明:数值模拟结果与文献[17]中的试验数据有较好的一致性;新型聚能装药结构中的辅助装置,能使EFP(爆炸成形弹丸)转化成JPC(杆式射流)或JET(射流),实现了毁伤元间的转换;球缺曲率R=2D(装药直径)为新型聚能装药结构形成JPC(杆式射流)或JET(射流)的临界值。当球缺药型罩曲率R<2D(装药直径),新型聚能装药会形成JPC,球缺曲率R≥2D时,则形成JET;优化设计球缺药型罩的材料与结构参数为:球缺曲率R=2.5D、厚度h=0.033D、药型罩材料为铜。此条件下,侵彻深度S达到最大值292.1 mm,约为5倍装药直径。

双层罩轴向组合式装药结构MEFP数值模拟

为提高多爆炸成型弹丸(MEFP)对装甲目标的侵彻能力,提出一种双层罩轴向组合式装药结构MEFP。MEFP采用中心1枚双层,周向8枚双层的药型罩结构。在爆炸成型过程中,中心双层主罩可成型2枚EFP,周向8枚双层辅罩可成型16枚EFP,对装甲有多点位、双重侵彻毁伤。基于该结构的可行性,利用ANSYS/LS-DYNA软件对该MEFP成型及侵彻过程进行了数值模拟,具体分析了装药高度、主(辅)曲径比、主(辅)壁厚、主(辅)前后级壁厚比等因素对其成型过程的影响,并将较好的成型结果对45#钢靶板进行了侵彻仿真。研究结果表明:在装药高度75 mm、主(辅)曲径比为1.0(1.3)、主(辅)壁厚4 mm(2.5 mm)、主(辅)前后级壁厚比值0.5时,MEFP成型较好。MEFP在穿透两层12 mm 45#钢靶板后,仍具有一定的后效侵彻能力;在炸高大于2 m时,成型的MEFP具有多点位毁伤效应,且随着炸高的增加,毁伤落点半径增大。研究的双层罩轴向组合式装药结构MEFP结构对末敏弹战斗部设计具有重要的参考意义。

高转速下膛内装药发射安定性仿真分析

高速旋转弹丸发射过程中存在较大的轴向加速度和角加速度,导致装药与其他零部件之间产生相对运动,影响装药发射过程中的安定性。文章采用LS-DYNA软件通过改变底隙、静/动摩擦因数以及膛压大小对膛内装药发射安定性的影响因素进行仿真分析。结果表明,装药底面应力峰值随着底隙的增大而呈先增大后趋于稳定的趋势;侧面应力峰值总体随着摩擦因数的增大而增大;在仅改变膛压时,装药底面及侧面微元应力随膛压的增大而增大;弹体与装药的转速也随膛压的增大而增大,弹体与装药之间的相对转速则随膛压的增大而减小。

双曲面陶瓷复合靶抗12.7 mm穿燃弹侵彻性能研究

为研究双曲面陶瓷复合靶抗12.7 mm穿燃弹侵彻性能,基于ANSYS/LS-DYNA动力学软件,当短轴曲率半径R 1取0.43~0.83 m,长轴曲率半径R 2取1.00~1.40 m时,对12.7 mm穿燃弹侵彻双曲面陶瓷复合靶板进行了数值模拟,获取了典型着靶点的弹道极限;着角取15°~60°时,获取了跳弹临界速度。结果表明:弹道极限从靶板中心至边缘近似于指数型提高;在R 1相同的情况下,弹道极限随R 2增大而减小;在R 2相同的情况下,弹道极限随R 1增大而减小;同一着靶点,随着着角增大,跳弹临界速度呈指数型增加;取定R 1、R 2,相同的着角下,沿X负半轴,各着靶点跳弹临界速度逐渐降低,而沿X正半轴则是逐渐增大。

FOX-7/BR高聚物粘结炸药热敏感性微观理论判据的模拟研究

为探究FOX-7/BR高聚物粘结炸药热敏感性的微观理论判据,基于分子动力学方法,在COMPASS力场下建立了以FOX-7(1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯)为基炸药、顺丁橡胶(BR)为粘结剂的高聚物粘结炸药(PBX)模型,对其结合能、内聚能密度、最大引发键键长随温度的变化及其径向函数分布进行了模拟。结果表明:结合能随温度升高呈不规律变化,不能作为FOX-7/BR热感度的微观理论判据;随着温度升高,内聚能密度逐渐降低,C-NO2的最大键长逐渐变长,与热感度随温度上升而敏化的规律相符,可以作为FOX-7/BR热感度的微观理论判据;BR的加入降低了FOX-7炸药感度;FOX-7与BR之间主要以氢键和强范德华力作用相结合,氢键的存在提高了FOX-7与BR的相容性。

钨球斜侵彻钛合金靶试验及数值模拟研究

研究钨合金破片对钛合金靶(TC4)的弹道极限(V_(50))影响规律,对战斗部毁伤元威力评估具有重要意义。通过弹道冲击试验研究了着靶角度对∅6 mm,∅8 mm93W钨球侵彻5 mm厚TC4钛合金的弹道极限(V_(50))的影响规律,基于试验结果与数值模拟结果的一致性,扩展分析了5种典型尺寸(∅5~∅9 mm)钨球在0°~75°着角时,侵彻钛合金靶板V_(50)的影响规律。结果发现,随着钨球尺寸的增加,V_(50)逐渐减小,且V_(50)对着靶角度越逐渐不敏感,即V_(50)波动区间逐渐变小;随着着靶角度的增大,钨球穿靶V_(50)在小着角下(0°~45°)增长平缓;大着角下(45°~75°)的极限穿透速度变化率近似指数增长,且增加速率随着钨球尺寸的减小更加明显;相同弹道极限下,破片正、斜侵彻TC4钛合金靶的极限穿透厚度变化趋势基本一致,但斜侵彻下破片对TC4靶板的等效极限穿透厚度明显大于相同V_(50)下正侵彻TC4靶板的极限穿透厚度。研究结论可为杀爆战斗部威力设计提供参考依据。