液体运载火箭爆炸碎片分布估计模型

利用S-Ⅳ火箭爆炸碎片数据提出了火箭爆炸碎片分布估计模型,用文献给出的几种液体火箭爆炸事故碎片数据对理论模型进行了验证。理论模型估计出的火箭爆炸碎片分布与美国几种火箭爆炸事故碎片数据吻合很好。利用提出的液体运载火箭爆炸事故碎片数据模型估算出了我国2种典型运载火箭若发生事故爆炸的碎片分布。计算数据与实际火箭爆炸碎片分布情况吻合较好,说明该模型具有良好的应用价值。     

固体运载火箭起飞初始段爆炸危害分析

国内外的固体运载火箭逐渐成为发射商业小卫星的主流运载工具,而固体运载火箭在起飞初始段一旦发生意外爆炸,爆炸冲击波传播到地面,将会给发射点周边的工作人员和设施设备带来灾难性的危害。为了减小固体运载火箭起飞初始段在空中发生爆炸后对发射点周边人员以及设施设备的危害,采用数值仿真方法,分析固体运载火箭起飞初始段空中意外爆炸后不同危害后果对应的距离范围,研究发射时地面上的安全距离,可作为固体运载火箭发射点选择和发射时制定安全控制措施的依据,有助于发射任务的组织实施和安全管控。     

液体火箭爆炸事故冲击波危害性分析

介绍了液体自然推进剂爆炸的特点和实验研究的结果,建立了液体火箭爆炸事故冲击波危害分析模型,针对典型运载火箭和典型发射场的环境,分析了运载火箭发生爆炸事故时冲击波的危害性,为航天发射场进行安全技术设计提供了计算数据.     

液体运载火箭推进系统固有频率的通用化计算研究

为了能够快速有效地对各种构型的液体运载火箭可能出现的POGO振动问题进行初步分析,对液体运载火箭推进系统固有频率的通用化计算问题进行了研究.采用模块化的部件动力学方程进行通用化建模,并引入粒子群优化算法来解决通用化模型带来的高阶方程的求解问题.最后,针对某发动机液氧系统进行了固有频率计算,并讨论了粒子群优化算法的求解效率,以及蓄压器对固有频率的影响.研究成果可进一步应用于液体运载火箭POGO振动的稳定性分析及其抑制研究.     

近程导弹初始姿态调整回路设计

根据捷联惯导系统坐标变换原理,建立了近程导弹初始段姿态调整回路数学模型,并运用六自由度刚体弹道进行了弹道仿真.结果表明,初始段姿态调整回路能够保证导弹在较大的初始姿态散布和初始段弹道倾角迅速下降的条件下,以较高的精度在短时间内完成三个通道的姿态调整.     

运载火箭爆炸辐射和火球危害安全问题研究

本文提出了液体推进剂火箭爆炸热辐效应理论分析模型。利用本理论分析模型计算了液体４推进剂爆炸产生的火球尺寸、火球温度、火球漂移、高空球对火球形成的影响，以及确定热辐射破坏的安全距离。介绍了介者进行四氧化二氮与偏二甲肼推进剂爆炸实验的研究结果。     

液体火箭爆炸碎片抛射的Monte—Carlo分析

根据动力学原理,推导了爆炸碎片在三维空间内的轨迹方程。以美国宇航局PYRO项目62号试验为例,利用Monte．Carlo方法模拟出碎片的轨迹曲线,统计计算得出碎片抛射距离的概率分布,并与试验数据进行了对比,结果具有良好的一致性,表明了该方法的可用性。研究结果对控制爆炸碎片风险,提高发射场区安全性和发射场规划布局等提供了一定的指导和借鉴。     

模拟卫星结构爆炸解体碎片分布特性

采用沙坑回收实验和理论分析相结合的方法,对铝薄壁圆柱模拟卫星结构爆炸解体碎片分布特性进行了研究。实验结果表明,卫星模拟结构爆炸解体行为显著受壁厚和剩余燃料量影响,壁厚越小或剩余燃料量越多,爆炸解体碎片越多,且碎片质量分布范围很广,从不足0.2 g颗粒到100 g以上不规则碎片。基于实验结果,结合带壳装药爆炸解体模型和卫星弱爆炸解体模型,建立了模拟卫星结构爆炸解体碎片总数分布分析模型和碎片质量分布分析模型,为卫星意外解体碎片分布特性的科学评估提供参考。     

爆炸冲击波与逃逸飞行器间的追踪分析

在对某运载火箭爆炸时逃逸飞行过程仿真的基础上,分析了逃逸飞行器和爆炸冲击波的追踪关系,计算了作用在逃逸飞行器上的峰值超压和比冲量,发现火箭在发射台上爆炸和在最大动压区爆炸是威胁逃逸飞行器安全的两种最不利情况.所得结果对于研究爆炸冲击波作用下逃逸飞行器的破坏机理具有重要意义.     

爆炸驱动液体分散的实验与数值模拟研究

在爆炸作用驱动液体分散的过程中,爆炸冲击波在液体中的传播及其与气液界面间的相互作用,直接影响液体的性质改变和分散形态。利用导爆索在水中爆炸的方法,对此过程进行了实验研究,发现在气液界面处的液体性质已改变,有空化现象存在。利用Level-set方法和虚拟流体方法(GFM),对强激波与气液界面相互作用过程进行了数值模拟,通过对计算结果中压力分布和界面形状变化的分析,结合实验结果,进一步表明液体中会有空化现象产生。     

杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究

通过对杀爆战斗部爆炸后破片运动及冲击波传播的研究,为提高破片和冲击波相遇位置的计算精度,理论推导了新的计算方法。采用Visual C＋＋开发破片与冲击波运动规律计算系统使计算方便。运用AN-SYS／LS-DYNA数值模拟了某预制破片战斗部爆炸后破片与冲击波的运动,数值模拟与该模型计算结果相符,较以往计算模型精度提高了8.3％。     

破片动态飞散速度的计算

导弹攻击TBM等目标时,在中低空遭遇、大脱靶量、高相对速度情况下,战斗部爆炸后破片动态飞散弹道出现弯曲甚至存在多值问题,以往不考虑这一情况的有关破片动态飞散速度的计算模型已不适用.为此,建立了考虑破片弹道弯曲及多值问题,且适用于任意遭遇情况的导弹战斗部破片动态飞散速度计算模型.模型采用了计算机数值搜索求解方法,解决了复杂弹目交会情况下无法获得飞散速度的解析表达式的问题.利用两个算例,对建立的模型进行了验证,仿真计算结果与实际一致,表明模型是合理、正确的.     

闪光爆震弹预控破片设计与飞散特性研究

为提高闪光爆震弹使用中的安全性,解决爆炸破片质量大、形状不规则和边缘锋利等问题。从破片形状、刻槽位置、V-型刻槽深度和宽度、破片数量、破片质量5个方面对闪光爆震弹进行了弹体破片控制设计,建立了破片的分散运动模型,通过了Matlab软件分析了预控破片的飞散特性。结果表明,破片飞散角在30~60°时杀伤性较强,预控破片结构能够实现对爆炸破片的有效控制,是实现非致命效应的重要途径。     

烟幕初始云团最大半径数值模拟

基于圆柱体发烟装置,采用Truegrid仿真软件建立带有"V"型刻槽的圆柱壳体网格模型,并用Autodyn软件建立发烟装置仿真模型,对烟幕初始云团爆炸分散过程爆轰压力变化规律进行数值模拟。借助于MATLAB提供的分段线性插值函数,将压力作为已知量引入爆炸分散理论模型,采用欧拉法对模型进行数值计算。开展了野外测试实验,采用摄像法和图像处理技术得到试验数据。结果表明,爆炸分散第一阶段发生时间为0～8.9×10-6s,烟幕初始云团最大半径增大为原来的3～4倍;在爆炸分散第二阶段,烟幕初始云团最大半径增大到约3 m。基于Truegrid与Autodyn混合仿真,并与爆炸分散理论模型相结合的方法,相比仅利用数值积分求解爆炸分散模型的传统理论方法,烟幕初始云团最大半径的计算误差降低了3%～8%,且烟幕初始云团最大半径比单一理论模型法更接近实验结果。采用欧拉法计算模型的收敛性优于四阶龙格-库塔法。     

炸药爆炸驱动壳体破裂及液体喷射过程试验研究

采用高速分幅照相技术对炸药爆炸驱动不同壁厚抛撒装置的壳体变形、裂纹产生,液体射流形成及其发展过程进行了试验研究,获得了清晰的试验图像.对回收破片观察和统计分析,发现两种厚度壳体的破裂方式存在较大差别:壳体厚度为3 mm时形成的破片面积较大,数量少,以长条形为主,而厚度为1.5 mm时破片面积较小,数量多.利用扫描电镜对...     

基于射击线技术的杀爆战斗部杀伤面积计算

针对杀伤面积进行计算时,通常借助统计学原理建立破片的空间分布规律,并向目标方向投影,从而得到破片密度和杀伤面积,提出了采用射击线技术描述全部破片的飞行轨迹参数和威力参数,完成杀伤面积的计算;基于杀爆战斗部破片飞散参数,建立了破片弹道射击线模型;对杀爆战斗部的杀伤面积进行了计算,得到了杀伤面积与导弹落速、落角、炸高之间的变化关系;计算结果表明：在一定的落角和炸高时,随着导弹落速的增加,破片杀伤面积增大;一定的落速和炸高时,随着落角的增加,破片杀伤面积也增大;在设定落速为500 m／s 时,计算落角分别为20°、40°、60°、80°、90°均存在一个使杀伤面积最大的炸高,由此可确定杀爆战斗部的最佳炸高。     

杀伤爆破战斗部起爆方式对地面目标杀伤威力的影响

为提高杀伤爆破（简称杀爆）战斗部对地面目标的毁伤威力,利用靶场静爆试验和数值模拟方法开展了序贯起爆网络下的定向战斗部威力研究。基于LS-DYNA有限元程序分析不同起爆方式下杀爆战斗部的破片飞散规律,编写C语言程序获得有效破片落地时的分布密度和能量分布,结合毁伤概率法计算战斗部在落角、落速、落高不同运动参数下的有效毁伤面积。研究结果表明：偏心两线和偏心三线序贯起爆在定向方向的速度增益为20.3%、19.8%,序贯起爆可有效改善破片的飞散角,提高破片的落地动能和密度,进一步提高战斗部毁伤面积;偏心两线序贯起爆时战斗部的毁伤效能最高,有效毁伤面积增益最高可达809.1%;该毁伤面积计算方法可较好地反映出破片密度和动能对毁伤效能的影响,为不同起爆方式下杀爆战斗部的毁伤评估提供参考。     

一种基于某新型超近程主动防护系统的防护效果评估方法

为解决武器装备中拦截效能评估存在评价指标选取不全面、确定评价权重主观性强等问题,提出一种基 于某新型超近程主动防护系统的拦截防护效果评估方法。采用PCDM 公式,依据《防护工程防常规武器结构设计规 范》,结合美国TM585 计算软件,从爆炸震塌厚度、冲击波、破片3 个角度,对来袭弹体的拦截爆炸,给防护目标 造成的防护风险和破坏作用进行分析。分析结果表明,该方法可为新型防护系统的防护效果评估提供参考。     

爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响,通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1.5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明,采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大;后者在云雾和破片均匀性方面优于前者,火球温度比前者增益约12%,冲击波超压比前者增益约20%~35%。     

基于半边数据结构的虚拟弹体爆炸过程的模型研究

虚拟弹体爆炸过程中破片的生成以及其运动是模拟爆炸真实性和杀伤力的关键。其中，破片的生成是虚拟弹体爆炸的难点。虚拟弹体爆炸的传统方法是以粒子系统为基础，采用纹理粘贴的方法，但没有考虑到实际爆炸过程中破片生成及其运动的力学原理和相关特征。本文首先提出了一个适合于虚拟弹体爆炸的具有运动特征的随机半边数据结构。其次，在爆炸力学的基础上，根据爆炸的相关特征构造出虚拟弹体爆炸过程中三个阶段的模型：膨胀模型、破裂模型及破片运动模型。本文利用这三个模型给出了虚拟弹体整个爆炸过程的具体算法。