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。     

聚焦战斗部与普通杀爆战斗部毁伤效能比较

针对高效毁伤空中目标需求,开展聚焦破片战斗部与普通战斗部对导弹目标毁伤效果比较研究。开发了破片式战斗部对空中目标毁伤评估仿真系统,对同样弹目交汇条件下,某导弹受聚焦战斗部与普通杀爆破片战斗部打击下所遭遇破片数及弹体毁伤情况进行了仿真计算;利用模拟实验,比较了聚焦战斗部与普通杀爆战斗部的破片-冲击波联合作用对目标的毁伤效果。聚焦破片式战斗部击中目标的破片数量明显增多,且能形成切割性毁伤;聚焦战斗部破片-冲击波联合作用毁伤效果要强得多。     

杀爆战斗部对地面电子对抗装备的毁伤标准研究

针对杀爆战斗部对地面电子对抗装备的毁伤标准进行了研究,基于对杀爆战斗部的分析,并结合目标易损性,分别建立了适用于地面电子对抗装备的冲击波毁伤标准和破片毁伤标准,并通过分析与仿真,证明了所选标准的合理性和实用性。研究结果对于装备战损评估以及反辐射战斗部设计具有重要的理论意义。     

反辐射导弹战斗部多元毁伤效能研究

采用固体云爆剂驱动破片的方法,设计了一种反辐射战斗部,通过对目标的易损性分析,给出了冲击波及破片对目标毁伤的理论计算公式,分析对比了FAE与RDX装药对目标的高温毁伤情况。地面静爆试验结果表明战斗部在破片、冲击波及高温等多元毁伤方面具有理想的毁伤效果。     

杀爆战斗部对地面飞机的毁伤仿真研究

文中从地面飞机毁伤特性分析入手，结合杀爆战斗部特点和起爆策略，构建了目标超压‘和破片毁伤模型、战斗部超压和破片威力模型、弹目交会模型等，在典型条件下对地面飞机进行了毁伤仿真计算，为导弹作战运用研究和毁伤效果评估提供了一种切实可行的技术途径。     

杀爆战斗部破片对地面目标杀伤概率的工程算法

分析了破片场空间分布规律,介绍了一种空爆型杀爆战斗部杀伤概率的工程计算方法。计算得到了战斗部杀伤概率、破片分布密度图像,及不同杀伤概率下毁伤区域面积随爆高的变化曲线。结果表明,vc=700m·s-1、θc=70°时,杀伤概率为0.5或0.8时,毁伤区域面积存在峰值,其对应的最佳爆高为8m;战斗部不同方向上的破片分布密度曲线与实验结果吻合,证明该算法的有效性。     

对空近炸战斗部的最优设计

本文以触发式或近炸式小型导弹战斗部为研究对象,建立了以破片杀伤飞机要害舱段中典型舱段的比动能和总体设计对战斗部的9个约束函数,以及以“杀爆相关毁伤效应”为目标函数的工程优化设计数学模型。采用SUMT-DFP法求解。     

聚焦型破片战斗部对目标毁伤概率的工程算法

本文讨论了聚焦型破片战斗部对目标的毁伤特点，在总结前人工作的基础上给出了一种计算目标毁伤概率的工程算法，并同时给出了一种聚焦型破片战斗部毁伤典型空中目标时毁伤概率的计算实例。通过与普通型杀伤战斗部的比较和分析，表明聚焦型破片战斗部有利于提高对目标的毁伤概率，同时也说明该方法可用于战斗部毁伤概率的工程研究。     

战斗部陆爆试验方法及安全防护

水中兵器爆炸能否达到对目标的毁伤,其战斗部起爆装置的起爆能力和主装药的爆炸完全性是关键因素。为了检验战斗部新型装药的爆炸完全性,通常应进行战斗部陆爆试验。介绍了水中兵器战斗部陆爆试验的基本方法,包括试验场地条件、试验项目、参试设备、测量参数、测量方法等,研究了试验安全防护问题,对如何设置爆炸防护墙、如何进行爆炸破片防护给出了具体方法,并给出了爆炸破片初速、破片数量及平均质量、破片动能等计算方法。     

杀爆战斗部设计专家系统研究

采用VC6.0编程语言、OpenGL 3D API图形库和数据库技术,开发了一种快速杀爆战斗部建模与威力分析的专家设计系统。该系统可对杀爆战斗部快速几何建模,特征参数自动计算,破片、冲击波威力参数计算与分析,用于杀爆战斗部方案快速设计和威力评估。     

榴弹对坦克目标的毁伤研究

本文分析榴弹爆炸后形成的两类杀伤元素（破片和冲击波）分布，传播规律以及对坦克关键部件的毁伤，建立了榴弹对坦克目标的毁伤模型，并以某榴弹为例，计算在坦克附近或命中坦克时爆炸对坦克的毁伤情况。     

圆管与圆杆组合体对半无限均质钢靶侵御深度研究

依据圆管、圆杆初始撞击动能与弹坑体积之比相等的假设，建立了同材料圆管与圆杆对半无限均质靶板侵彻深度之比的简化理论模型。推导出圆管与圆杆的侵彻深度之比是两者的长度比、初始撞击速度比、坑径比和圆管内外径比的函数。在同一初始撞击速度、相同长度、圆杆直径不大于圆管内径条件下，对影响圆管和同长度同材料圆管与圆杆组成的圆管一圆杆异型侵彻体侵彻深度的参量进行了讨论，并给出圆管与圆杆侵彻深度之比的变化范围。圆管与圆杆侵彻深度之比在同材料同长度下理论计算值与实验数据有很好的一致性。所有这些都为伸缩式、大长径比新型动能穿甲弹结构设计提供了理论基础。     

聚能射流对带壳浇注PBX装药的撞击响应

为研究聚能射流对带壳浇注高聚物粘结炸药(PBX)的引爆特性,利用弹径Ф82 mm的聚能装药形成了一种直径细、速度大于7000 m·s-1的高速射流,以及一直径较粗、速度约5000 m·s-1长杆状射流,分别对覆盖有210,255 mm和165,210 mm两组不同厚度钢板的PBX进行了撞击试验。采用高速摄影观测分析了射流撞击下带壳PBX点火引爆的反应过程。用LS-DYNA软件验证了试验结果,得到了不同射流对PBX的引爆能量值。结果表明:弹径Ф82 mm的聚能装药形成的射流能够可靠引爆覆盖小于255 mm厚钢板的浇注PBX,能满足反导弹战斗部毁伤厚壳体目标的需求。     

弱约束抛撒条件下子弹对靶板扩孔能力研究

为提高在弱约束抛撒条件下子弹的毁伤效果,采用数值模拟与实验相结合的方法对薄壳子弹以不同攻击姿态对金属靶板的扩孔能力进行研究。建立子弹侵彻金属靶板的有限元模型,对不同着角、攻角情况下的穿甲过程进行数值模拟;对子弹各部件过载及装药安定性进行分析,并完成了不同工况下扩孔情况的计算。计算结果与实验结果一致性很好,相对误差小于10%。结果表明,该方法适合于弱约束抛撒条件下子弹对靶板的扩孔能力研究。     

钢管列缩比模型抗穿甲能力研究

金属圆管在冲击载荷作用下表现出良好的消波和吸能特性。为了实现金属圆管在穿甲防护领域的应用,研制了由多层钢管列组成的钢管列缩比模型,采用高速穿甲实验装置对该模型进行了实验研究,并与双层钢板靶体的抗穿甲能力进行了对比。实验结果表明,钢管列通过弯曲塑性变形及钢管间的摩擦、碰撞作用在穿甲防护过程中吸收弹体的初始动能,使得缩比模型在穿甲防护效果方面明显优于双层钢板靶体。同时,采用数值仿真的方法对钢管列缩比模型的抗穿甲性能进行了研究,并与实验结果进行了对比,发现两者在破坏模态、变形过程等多方面吻合良好。为开发金属圆管列组成的高效能抗穿甲结构奠定了基础。     

滑移爆轰内部加载圆钢管层裂的二维数值计算

采用非线性动态有限元程序Ls- dyna和损伤累积层裂判据,对滑移爆轰加载下圆钢管的层裂破坏进行了二维数值模拟,分析了钢管层裂发生的物理过程。计算结果表明,炸药与钢管界面处冲击波的折射角随着传播距离增加而增大,钢管中冲击波峰值不断衰减;由于非正向传播的波的相互作用,管内壁自由面速度波形振荡峰值随着时间逐渐减小,振荡周期逐渐加长;要使钢管发生层裂,装药厚度存在上下临界值,在临界值范围内初始层裂片厚度随着装药厚度增加而增大。     

带装甲钢背板的钢纤维混凝土靶抗侵彻试验及数值模拟研究

为了研究钢纤维混凝土抗侵彻性能,对带装甲钢背板的高强度钢纤维混凝土靶进行12.7 mm 穿甲弹、长杆弹高速撞击侵彻试验。根据背靶侵彻深度试验结果,采用防护系数评估复合靶的抗侵彻性能。采用细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model、弹塑性模型和Johnson-Cook屈服准则分别描述钢纤维混凝土、弹体和装甲钢靶的材料力学响应,建立了混凝土侵彻问题的有限元-离散元耦合数值仿真模型。通过对比钢纤维混凝土破坏形态和背靶侵彻深度,验证仿真模型对于钢纤维混凝土侵彻问题的适用性。针对3种代表性侵彻工况,模拟分析复合靶间隙以及钢纤维含量对于侵彻响应的影响。仿真结果表明：相比含间隙的复合靶,无间隙的约束条件能够明显减小背靶侵彻深度;钢纤维含量对于背靶侵彻深度几乎没有影响而对混凝土靶破坏形态有较大影响。进一步仿真分析12.7 mm穿甲弹贯穿钢纤维混凝土靶板响应影响因素,得到：圆柱靶直径大于30倍弹径时, 弹体贯穿出靶速度趋于收敛;随着靶体厚度增小,剩余速度与撞击速度趋近于线性关系。     

爆炸反应装甲作用场下近炸引信作用距离计算模型

为有效毁伤装甲目标,有必要考虑如何尽可能规避爆炸反应装甲作用场。针对爆炸反应装甲和破甲弹结构特性及作用机理,建立一种基于坦克炮低伸弹道的近炸引信作用距离计算模型。根据模型几何关系确定出破甲弹与爆炸反应装甲的极限交会距离,进而推出一级近炸引信作用的合理距离。运用该模型以某型破甲弹为例,推出极限交会距离的理论值以及一级近炸引信作用距离与弹丸速度的关系。爆炸反应装甲威力场试验表明,极限交会距离的安全临界值与其理论计算值基本吻合,由此计算模型推导出的引信作用距离具有较高精度,对工程设计具有一定的指导意义。     

轻型陶瓷/金属复合装甲抗弹机理研究

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗弹机理,采用弹道冲击试验研究了高速破片冲击下轻型陶瓷/金属复合装甲的冲击响应,对弹体、陶瓷面板及金属背板的破坏现象进行了物理描述和唯象分析,指出了陶瓷面板和金属背板的破坏模式,分析了陶瓷/金属复合装甲的弹道吸能机理及抗弹性能。结果表明,锥形碎裂是陶瓷面板的主要破坏模式,其宏观裂纹主要有：径向、环向及与初始表面法线方向约65°夹角向外扩展的锥形裂纹;此外还会形成与背表面法线间的夹角约为65°的倒锥形断裂面。背板的变形范围、破坏程度及破坏模式均与船用钢靶板有较大区别,当弹速低于靶板弹道极限时,背板变形模式为隆起-碟型变形,当弹速大于靶板弹道极限时,随着陶瓷面板相对厚度的增加,金属背板的破坏失效模式有：剪切冲塞失效、碟型变形-剪切-花瓣型失效、碟型变形-花瓣型失效;弹体动能主要耗散在弹体和背板的破坏与变形;弹道极限速度附近,弹体和金属背板破坏吸能量会由于陶瓷面板的相对厚度不同而不同,但他们的总吸能量可占弹体初始冲击动能的90%以上,而陶瓷面板碎裂及反冲击方向喷射的动能小于弹体初始冲击动能的10%。     

周向毁伤线性聚能战斗部威力的仿真

为提高线性爆炸成型弹丸的毁伤概率,提出一种新型战斗部结构。应用ANSYS/LS-DYNA软件完成了爆炸载荷下战斗部的数值模拟。结果表明,该战斗部能够按照预期设想,在四个方向上形成具有一定速度的线性爆炸成型弹丸,实现周向毁伤,形成的线性爆炸成型弹丸可用来对付防护网、通电墙、车辆等目标,并具有一定的毁伤能力。研究结果为线性聚能装药结构的研究提供了一种新的选择。