头部形状和着角对弹丸碰击薄目标前冲过载系数仿真研究

为了为引信惯性触发装置设计提供参考,利用LS-DYNA软件对头部不同形状的弹丸以不同着角碰击薄目标过程进行数值仿真研究,得到了头部不同形状的弹丸以不同着角碰击不同薄目标时的最大前冲过载系数。研究表明:弹丸前冲过载系数最大值并不是在正碰靶的情况下,而是对应某一小着角,靶板材质和厚度不同该着角也不同,应考虑弹丸攻角和立靶误差导致的着角变化对引信惯性触发灵敏度和钝感度性能的影响。头部形状不同,弹丸碰靶前冲过载系数差异较大,因此弹头形状设计应综合考虑气动力特性与引信碰靶前冲环境之需。     

基于LS-DYNA的导弹引信触地过载仿真分析

为了深入分析导弹引信触地过载环境,采用LS-DYNA软件对四种不同落速落角条件下的触地过载进行了仿真计算,得出了四种条件下的引信触地过载曲线,结合应力波和过载在弹体内的传递过程,总结出了以加速度传感器为基础的引信惯性触发发火控制系统设计的相关规律.这些规律对惯性敏感元件的布局、引信强度校核和发火控制逻辑设计具有参考价值.     

尾翼弹碰击薄弱目标前冲过载系数变化规律

为了给尾翼弹引信设计提供参考,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对弹丸以不同着角碰击不同材质、不同厚度的薄弱目标过程进行数值仿真研究。仿真结果表明:弹丸碰击薄弱目标的前冲过载系数值在某一特定着角时达到最大值,靶板材质和靶板厚度不同这一特定着角值也不同。超口径尾翼弹碰靶着角较大时,其最大前冲过载系数出现在尾翼穿过靶板时,而不是出现在头部侵彻靶板时。射击试验结果表明:根据上述仿真结果设计的引信惯性触发开关能够满足钝感度、弹道安全性以及擦地炸作用率要求。     

弹丸正侵彻有限厚混凝土靶过程引信前冲过载经验公式

为了给侵彻爆破弹引信自调延期机构设计提供参考,解决目前设计过程缺少经验公式计算的现状,提出了弹丸正侵彻有限厚混凝土靶过程最大前冲过载经验公式。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件数值模拟了125mm口径侵彻爆破弹正侵彻有限厚C35混凝土靶过程,分析了弹底引信前冲加速度变化规律,借鉴弹丸冲塞侵彻钢靶的分析方法,根据不同侵彻工况下的仿真数据,拟合得到了弹丸正侵彻有限厚C35混凝土靶过程最大前冲过载经验公式,分析表明该经验公式初步可行。     

基于仿真的动态载荷下圆柱支筒屈曲特性

针对目前对圆柱壳状零件屈曲特性进行仿真分析时忽略其上盖、圆角等结构的问题,为引信圆柱支筒保险机构优化设计和性能分析提供参考,利用ANSYS Workbench软件仿真研究了美军M739A1引信中的圆柱支筒在动态载荷作用下的屈曲特性,得到弹丸寿命期内可信环境下该圆柱支筒形态、轴向变形量以及最大应力随时间变化规律。震动环境、跌落过载低于47 000 g、发射过载低于38 000 g以及落速小于80m/s触碰土壤目标时支筒均不会屈曲。落速大于100m/s触碰土壤目标时支筒屈曲,且随着落速提高,屈曲临界时间明显减小,但临界应力增大不明显。弹丸对地触发落角越小,屈曲临界应力越小,屈曲临界时间越长。支筒屈曲特性受弹丸旋转环境影响很小,而圆角和上盖影响不可忽略。     

惯性器件设计方法综述

本文对惯性引信及保险提出了新的定义,即感受弹丸或弹头弹道上的过载值或者说空前冲力、爬行力、后座力而作用的引信称之为惯性引信。同样,感受过载值或受前冲力、爬行力、后座力、而解除保险的装置称之为惯性保险。笔者对惯性引信及保险所涉及到的惯性器件如:惯性销,惯性开关,加速度传感器,冲击闭合器等设计方法进行了综合研究,以便为引信设计师在掌握引信设计技术方面提供一定的方便,笔者认为惯性保险及引信的硬件均属惯性器件范畴,其核心结构与加速度传感器结构类同。引信设计人员视具体频响要求不同,可设计成线加速度传感器或开关,振动加速度传感器或开关,冲击加速度传感器或开关,显然,惯性保险及引信所涉及到的惯性器件,完全可用加速度传感器理论加以研究。     

基于有限元的裸态弹丸底向下跌落冲击特性

针对跌落至不同介质时引信冲击加速度规律缺乏系统研究的问题,提出采用有限元方法研究弹丸跌落时引信的冲击特性规律,该方法运用ANSYS/Ls-dyna软件建立了若干弹丸与不同目标的跌落试验模型,对裸态弹丸底向下跌落时引信的冲击特性进行了数值仿真,总结了裸态弹丸以不同落高、不同姿态跌向不同目标时跌落冲击规律,对比分析表明该方法可信度高,仿真结果可为引信特别是低后坐过载引信设计提供参考。     

弹丸侵彻装甲钢板过载特性数值模拟

利用LSDYNA3D软件,研究了弹丸侵彻装甲钢板的过载特性,针对几种典型的弹丸初速度、着角以及靶板厚度进行了模拟计算,得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线,分析结果表明着速、着角及靶厚对侵彻过载有很大影响,为硬目标侵彻引信的设计及装甲防护技术提供了参考.     

引信惯性发火机构离心弹道保险技术

针对旋转弹引信外弹道环境力逐渐衰减的基本特征,对引信惯性发火机构传统的弹道保险技术在保险能力、惯性灵敏度、弹道环境力等进行了比对,提出利用离心环境实现引信惯性发火机构弹道保险功能的结构形式,并进行了简要分析与对比。离心弹道保险的能力随外弹道延伸逐渐减弱,与外弹道上的环境力变化规律相近,外弹道全程的保险能力与弹道环境力同步降低,具有近距离安全性好、远距离灵敏度高的技术特征。离心弹道保险技术可以有效抑制弹丸扰动引起惯性体在外弹道上的活动度,提高旋转弹引信的弹道安全性;触及目标时弹体转速骤降,对引信的惯性发火灵敏度有利。     

侵彻土壤时的引信离心销反恢复机构正确性仿真方法

针对弹丸侵彻土壤时无法判断引信离心销反恢复机构能否正确作用,提出了判断侵彻土壤时引信离心销反恢复机构正确性的仿真方法。该方法通过比较仿真得到的弹丸侵彻土壤时离心销反恢复机构的临界转速与对应速度下弹道转速的大小来判定其能否正确作用。仿真结果及试验验证表明,离心销反恢复机构临界转速都小于同速度下的弹道转速,即弹丸侵彻土壤过程中该型离心销反恢复机构能可靠作用,与实验结果一致,该方法可行。另外,由分析得到着角在中间某一角度范围内的侵彻环境对离心销反恢复机构的工作可靠性影响较大;着地转速越小,侵彻环境对离心销反恢复机构的可靠性影响越大;着地速度越大,侵彻环境对离心销反恢复机构的可靠性影响也越大。     

基于LS-DYNA 的弹体入水过程冲击响应仿真

针对新型破障炮弹、助飞鱼雷等入水武器装备研制需求,开展弹体入水过程的冲击响应数值模拟,对比 分析弹头形状、入水初速和入水角度对速度衰减及过载响应等产生的影响。仿真结果表明：平头弹速度衰减最快, 锥头弹次之,圆头弹衰减最慢;圆头弹过载峰值最小,其头形结构最利于水中运动的稳定;入水初速越大,速度衰 减越快,弹体所受载荷增加也越明显;圆头弹倾斜60°入水时,前期速度衰减相对较慢,后期加快,过载峰值相对较 低。该仿真可为弹体设计和入水初态选择提供理论参考。     

大口径弹体高速入水载荷特性研究

针对未来海上平台发射大口径抛射体入水冲击载荷问题,为了研究速度接近200 m/s时,不同速度、入水角度以及攻角对大口径平头弹体入水径向载荷以及轴向载荷的影响,基于LS-DYNA软件,采用多介质ALE方法,对速度在150～190 m/s,入水角度在45°～60°之间,具有3°～7°攻角的弹体入水模型进行数值模拟。结果表明:在同一入水速度的情况下,轴向载荷峰值随入水角度的增加而增加,径向载荷峰值随着入水角度的改变有一定的波动; 在入水初期,径向载荷到达峰值后慢慢趋于稳定并收敛于0; 径向载荷的峰值出现在轴向载荷撞水瞬间产生的第1次小峰值时刻; 正攻角会使弹体产生顺时针旋转的径向载荷,负攻角会使弹体产生逆时针旋转的径向载荷,载荷大小随着攻角数值大小的增大而增大。     

转管炮旋转发射惯性对弹丸起始扰动的影响分析

研究转管炮发射时身管旋转所导致的惯性力、科氏力对弹丸起始扰动的影响,建立了同时考虑弹丸旋转惯性力和科氏力的半约束期内起始模型,估算了身管旋转发射时运动弹丸的偏角变化规律,结果表明旋转离心力和身管组半锥夹角导致的科氏力对弹丸起始扰动的影响,弹丸偏角随身管转速的增加而线性增加,特别是高转速时,由切向速度所引起的弹丸的偏角更大.这为转管武器的射击精度研究提供了参考.     

导弹撞击水幕动态响应数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,对掠海飞行导弹撞击水幕的动态过程进行模拟,分析了水幕厚度对导弹飞行速度、弹体载荷以及弹体头部压力的影响。分析结果表明:水幕厚度变化对弹体飞行速度变化影响很小;导弹整体过载与水幕厚度以及弹体初速有关,水幕厚度小于0.4 cm或大于8 cm时弹体的轴向过载随弹体速度增加而增加;当弹体飞行速度在300 m/s左右,弹体头部获得最大的冲击压力。数值研究结果为分析研究爆炸水幕形成技术以及水幕反导毁伤机理提供了数据支撑。     

跨介质航行器高速入水冲击载荷特性

跨介质航行器组合了导弹与超空泡武器的优势,比导弹的末段突防能力强,同时弥补了超空泡武器航程不足的缺点,是未来反舰武器的重要发展方向。跨介质航行器高速入水冲击载荷特性及其降载方法是跨介质航行器研发中的关键技术之一。建立跨介质航行器高速入水多相流场与弹道耦合仿真模型,进行模型验证与校核。对典型工况下的跨介质航行器高速入水过程冲击载荷特性进行仿真,并对不同速度下的高速入水过程弹道参数进行对比。结果表明：预置舵角引起的尾拍运动产生周期性的法向过载,达到轴向过载的2.7倍左右;法向力主要由振荡攻角引起的位置力构成,惯性力很小,可以忽略;入水速度的增大引起尾拍频率加快,攻角振荡幅度降低,入水速度对法向冲击力系数影响很小。     

雷伞系统入水参数影响因素研究

针对以往对雷伞系统入水参数分析时,只考虑了投雷速度、投雷姿态角以及风速,存在对影响因素考虑不全、不深入等不足的情况,该文建立了雷伞系统三维空间弹道数学模型,对鱼雷的空中弹道进行了仿真计算,并根据仿真结果分析了投雷高度及速度、姿态角、降落伞设计参数以及气象风等对雷伞系统入水参数及弹道稳定性的影响,并得出了有意义的结论,可为空投试验及射表编制提供技术支持。     

高速箭弹滚转气动特性

为提高尾翼弹射击精度,对高速箭弹滚转气动特性进行研究。建立火箭弹简化模型,对不同翼片斜置角 的火箭弹进行数值模拟,采用有限体积法对空间进行离散,通过多参考系模型模拟火箭弹的定常旋转,得出火箭弹 的滚转阻尼力矩导数和平衡转速,并分别对有、无旋转条件下的气动特性进行分析。计算结果表明：火箭弹升力系 数随攻角的增大而增大,随翼片斜置角的增大变化不大;滚转阻尼力矩导数在高空时会骤减,平衡转速随着马赫数 的增大而增大。     

被动式半捷联平台的动力学模型及其稳定性分析

在某些高速滚转的制导炮弹中,捷联式惯性测量系统无法同时满足测试精度与量程的要求。被动式半捷联平台可以通过隔离弹体滚转运动有效解决这一问题。通过对弹体及被动式半捷联平台进行力学分析建立了半捷联平台内筒的动力学模型,通过4阶龙格-库塔法对动力学模型进行了数值求解,得出不同弹体俯仰角下平台内筒的滚动角度和角速率值。在三轴高速转台上进行了地面半实物仿真实验,转台实验结果与数值计算结果相符。计算及实验结果表明弹体飞行俯仰角越小,平台内筒的滚动角度和角速率就越小,被动式半捷联平台就越稳定。本研究适用于常规弹药的制导化改造,具有一定的工程应用价值。     

蜂窝铝冲击波形数值计算及分析

为分析蜂窝铝结构参数以及弹丸参数对冲击波形的影响,利用LS-DYNA有限元软件建立了弹丸侵彻蜂窝铝模型,模拟了侵彻波形的发生过程。比较了蜂窝铝相对密度、胞孔角度,侵彻初速和弹头形状对冲击加速度波形的影响。结果表明,增大蜂窝铝相对密度、减小胞孔角度可以引起加速度峰值的提高和冲击脉宽的减小; 提升初始侵彻速度可以同时引起加速度峰值与脉宽的提升; 弹丸形状影响冲击波形,使用卵形弹可以获得较平缓的加速度波形。研究结果对以蜂窝铝为缓冲材料的冲击试验参数选择具有重要参考价值。