“上帝之杖”天基动能武器毁伤效应评估

作为未来化战争条件下打击地下深层战略目标的一种重要武器装备,"上帝之杖"天基动能武器对维护国家利益和领土完整意义重大。综合考虑了外界温度、压强、海拔高度、大气密度、飞行速度等因素对弹体在大气层中所受空气阻力的影响,分析计算出"上帝之杖"动能弹的入地速度达3 401.7 m/s;目前,受到实验技术和方法的限制,只有Gold取得了几组动能弹高速侵彻混凝土靶的实验数据,且最高侵彻速度不足2 km/s,对诸如"上帝之杖"这么高侵彻速度的动能弹侵彻混凝土靶的实验研究还是空白;因此,进行了"上帝之杖"动能弹侵彻C60半无限混凝土靶的数值模拟和理论研究。研究结果表明:数值模拟所得的最终侵彻深度(18.9 m)与理论计算结果(17.3 m)的误差在允许的范围内,混凝土靶的最终开坑直径达7.333倍弹径;不同于刚性弹侵彻过程中侵彻速度持续衰减的特点,"上帝之杖"超高速动能弹侵彻的瞬态高压阶段弹头侵彻速度锐减,动能损失率极高,相应侵彻深度小;稳定侵彻阶段弹头侵彻速度和弹长消蚀速度保持稳定,弹体动能损失率基本不变,侵彻深度却线性增加;当动能弹着靶速度足够大时,最终侵彻深度主要受弹靶材料密度控制,受弹靶强度影响不大,高密度分层防护结构在抗超高速动能弹侵彻领域优势显著。

高寒高海拔多年冻土地区抗侵彻深度研究

为深入探讨弹体对高寒高海拔地区多年冻土的侵彻作用,从多年冻土温度特性出发,用符合冻土特性的摩尔-库伦强度准则推导该地区抗侵彻深度理论计算公式。结果表明,该公式能反映冻土温度与侵彻阻力关系,为空腔膨胀理论在冻土材料中的有益尝试。将理论分析计算结果与Young侵彻公式计算结果比较知,最大侵彻深度与速度变化趋势一致,理论公式的合理性获得论证。案例分析表明,多年冻土层温度状况对弹体最大侵彻深度关系较密切,能较客观的反映冻土类材料特性。

含气土三轴试样制备的新方法

为研究含气土的力学性质,对GDS公司生产的标准应力路径三轴试验系统进行了改造。通过重新设计试样底座与管路连接系统,提出了含气土试样制备的水气置换法,可以有效地控制气体含量。由于气体以游离态均匀分布在试样内部,最大程度地模拟了含气土的真实状态。以筛选后的福建标准砂为例,制备了特定饱和度的含气土,开展了含气土常规三轴试验,与饱和砂土进行了对比,验证了含气土试样制备方法的可靠性。

动能弹侵彻机理及其防护研究进展

动能弹是一种打击地下深层战略目标的重要武器装备,研究其侵彻机理及防护技术意义重大。综述了近年来动能弹侵彻机理的相关研究进展,指出国内外动能弹侵彻机理的实验研究多集中在v<1 300 m/s的中低速范围内,经验公式多考虑弹体为刚性弹或变形非消蚀弹,相关的理论模型和数值模拟研究已初成体系,而动能弹高速/超高速侵彻技术的研究仍处于起步阶段,其破坏机制尚不清晰;从增大遮弹层强度、优化遮弹层结构和设计偏航层3个方面总结了新型抗侵彻防护技术的研究成果;对未来的研究工作提出了建议。

仿生蜂窝遮弹层抗侵彻机理及数值模拟

在对贝壳珍珠等自然复合材料进行细观机理分析的基础上，运用仿生学原理，以钢管混凝土作为构件设计了一种新型蜂窝遮弹层。该仿生遮弹层具有施工简便、承载力高等优点。从应力波传播方面分析了遮弹层中钢管混凝土构件的阻弹机理：钢管混凝土短构件由于混凝土受到钢管的约束，射弹在侵彻过程中的摩擦阻力大为增加，从而减少了其侵彻深度。利用ANSYS／LS—DYNA软件对蜂窝遮弹层的抗侵彻性能进行了数值模拟，结果表明：由于钢管的约束作用，远离弹靶接触区域的节点和单元无论是受力还是变形的量值相对于接触区的都比较小；由钢管混凝土构件构筑的蜂窝遮弹层抗侵彻性能明显提高。