基于对混凝土侵彻孔径要求的聚能装药设计

文中给出了串联战斗部前后级匹配设计方法.根据破/爆型串联战斗部作用原理,为了使后级子弹可靠随进,前级聚能装药穿孔保持为圆柱形孔为好.文中根据能量守恒原理及侵彻孔径公式,推导了获得圆柱形穿孔的射流直径与速度的关系.借助数值计算手段进行了前级聚能装药的优化设计,并通过了试验验证.     

破爆型串联战斗部第一级爆炸对第二级影响的研究

研究了破爆型随进串联战斗部第一级装药爆炸后对第二级弹体的影响。用中低压型５０Ω锰铜计测量二级弹体上的压力历史，提出了数值计算模型，采用多流体网格方法，对爆轰产物用可变指数的多方气体状态方程，得到了第一级装药爆炸后在第二级弹体上形成的超压和冲量。数值计算结果与物理实验符合较好。     

破/穿爆型串联战斗部隔爆装置设计与试验

采用理论设计和试验相结合的方法进行了某串联战斗部不同结构的隔爆装置的隔爆性能对比研究,分析了两级串联战斗部在大药量前级爆炸作用下后级装药防护对隔爆装置的要求,以及隔爆装置结构对后级装药壳体头部压力的影响等关键因素。研究结果表明,设计中采用的防护锥结合泄压孔和缓冲材料的隔爆结构相比传统的隔爆设计,更有利于对后级装药的防护。本研究结果可为大药量前级串联战斗部设计提供相关参考。     

串联攻坚战斗部前级爆轰场对随进弹随进影响分析

采用三维数值模拟方法研究了串联战斗部中随进弹轴线与全弹弹轴不重合时,前级爆轰场对随进弹随进速度、姿态和弹体结构的影响结果。研究了具有不同初始速度的随进弹受前级装药爆炸冲击产生的后抛、运动方向侧偏、弹体姿态翻转和力学响应等变化规律。认为随进弹具有初速时随进弹受前级爆炸冲击产生的弹道侧偏和姿态翻转效果能够大幅度减小,但对弹体后抛和结构响应等其它方面的影响不明显。本文研究结果可以为相关串联弹药的设计提供参考。     

串联战斗部最佳隔爆参数研究

为了提高聚能装药战斗部的侵彻威力,设计了一种顺序起爆式串联战斗部。利用冲击波 Hugoniot关系计算了前级装药爆轰产生的冲击波在复合结构隔爆装置中的衰减过程,确定了前、后级装药间距为2倍装药口径;建立了延迟起爆时间的计算模型,获得了最佳延迟时间,通过 X光成像及侵彻钢靶试验进行了验证。研究结果表明,最佳延迟时间为85μs,在此延迟时间下后级装药能够克服前级爆轰场的作用并形成有效射流,侵深能够达到正常射流的80%,破甲威力满足串联聚能装药战斗部增大穿深的需求。     

串联战斗部后级弹体对前级口径及自身初始姿态的适应性

为分析环形切割型串联战斗部对前级口径及自身初始姿态的适应性,开展了战斗部对目标作用的数值模拟研究.基于有限元分析软件LS-DYNA完全重启动技术,对不同口径前级和不同战斗部初始姿态下,后级弹体的随进侵彻过程进行数值计算分析.结果表明:前级口径对后级弹体的剩余速度和姿态影响较大,且趋势确定;但战斗部初始姿态对后级弹体的剩余速度和姿态影响很小,且趋势不确定;靶板失效形式可能是一个较重要的影响因素,值得进一步研究.     

基于绕射假设的随进引信爆炸过载计算方法

针对串联攻坚战斗部随进引信设计中,前级战斗部爆炸冲击过载工程计算方法缺乏的问题,提出了基于绕射假设的随进引信爆炸冲击过载计算方法。该方法通过爆炸产物的平面波绕射假设得到等效爆炸冲击过载和过载持续时间的计算公式;其中的临界压力、速度参数根据炸药爆炸的能量相似原理,将前级战斗部装药产生的爆炸环境等效为相应当量的TNT球形装药,计算出装药密度后,查表得到。试验表明:通过该方法计算得到的爆炸过载和持续时间与试验测试过载下限基本吻合。     

一种爆-破型鱼雷串联战斗部设计及数值模拟

为提高鱼雷非接触爆炸对水下目标的毁伤效果,提出一种新的鱼雷爆-破串联聚能战斗部的设计方案,前级为爆炸装药,后级为聚能装药,利用前级爆炸产生的气泡为后级的爆炸成型弹丸(EFP)提供前进通道,有效降低EFP的飞行阻力和能量损耗。采用AUTODYN数值计算软件,模拟EFP在空气、水和气泡中飞行情况,对比分析了EFP的速度变化和变形及对靶板的毁伤情况,验证了此设计方案的可行性和优越性。     

随进引信前级爆轰场环境解除保险方法

针对串联式攻坚战斗部随进引信的解除保险环境少的问题,提出利用前级爆轰场解除随进引信保险的方法。该方法利用串联攻坚式战斗部前级引爆所产生的爆轰场环境,爆轰场形成的冲击波使运动中的随进引信产生减加速度,从而使随进引信内的剪切销产生惯性力剪断铜丝解除保险。试验从理论和仿真两方面探求结果,表明:爆轰场可以作为串联式攻坚战斗部随进引信解除保险的环境。     

同时起爆串联战斗部数值仿真及实验研究

设计了一种同时起爆串联聚能装药战斗部,在对战斗部前后作用时序和匹配特性分析的基础上,运用Autodyn软件对串联战斗部前后级成型和钢靶侵彻过程进行数值仿真并试验验证。结果表明:当串联战斗部前级采用成型速度较快的K装药,后级采用成型速度较慢的亚半球形罩,可实现前级和后级对钢靶的接力侵彻,达到增加穿深并兼顾扩孔的目的,在仿真基础上,进行了串联战斗部对钢靶的侵彻试验,数值模拟结果与试验结果较吻合。为串联聚能装药技术的进一步研究提供参考依据。     

EFP水中飞行特性及侵彻间隔靶的仿真与试验研究

针对爆炸成型弹丸(EFP)战斗部在水下弹药的应用问题,利用LS-DYNA有限元软件,仿真研究了EFP在水中的速度衰减与质量损失规律及对不同距离的间隔靶侵彻规律,并通过高速摄影试验进行了试验验证。结果表明,EFP入水后形态极不稳定,质量急剧减小甚至碎裂,随着在水中飞行距离的增加质量逐渐减少至初始质量的1/3~1/5,EFP在水中速度先以线性下降后呈指数规律衰减,且EFP飞行2.5倍装药直径距离可贯穿5 mm靶板,但是EFP飞行超过5倍装药直径时已不具有侵彻能力。     

压缩空气弹射系统内弹道特性

为分析压缩空气弹射系统内弹道特性,以压缩空气弹射装置为研究对象建立弹射过程内弹道数学模型。通过数值计算,分析发射阀全开时间、发射阀最大流通面积和低压室初始容积对内弹道特性的影响规律。结果表明：发射阀全开时间越短,弹射总时间越短,弹体出筒初始速度越高,弹体过载也越大;在一定范围内,随着发射阀最大流通面积增大,弹射总时间变短,弹体初速度增高,弹体过载变化越平缓,但发射阀最大流通面积对弹体最大过载影响较弱;低压室初始容积对弹射行程和弹体出筒初始速度影响较弱,对弹射初期弹体过载影响较大。     

弹体斜侵彻多层混凝土靶的弹道特性研究

为了研究弹体斜侵彻多层混凝土靶板后的弹道特性,利用 ANSYS ／LS-DYNA 有限元软件,对弹体在不同着角和速度的初始条件下斜侵彻三层混凝土靶板的过程进行数值计算。结果表明：小着角对弹道偏转有一定的抑制作用,而大着角恰恰相反;速度较小时,增大初始速度会增大弹体的弹道偏转角;弹体贯穿每层靶板的速度随着初始着角的增大衰减加快,随着初始速度的增大近似为线性关系。     

高压气体发射装置内弹道特性及膛口流场分析

根据非定常可压缩流动的Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,基于计算流体力学分析软件,采用动网格技术,对弹丸在气室高压气体作用下的运动规律及其流场特性进行了仿真。主要研究了4种不同气室初始气压下膛内平均压力、弹底压力、气室底部压力、弹丸运动参数的变化规律,进一步分析了在气室初压为2.5 MPa下不同时刻马赫数等值线的变化规律。研究结果表明:膛内气流存在振荡现象,气室底部压力、弹底压力变化具有波动性;气室初始气压的大小影响气室底部压力、弹底压力振荡幅度及弹丸出炮口速度;弹丸在管内运动速度及运动时间随距离变化的关系均近似抛物线分布。     

整装式液体随行装药的两相流数值仿真

随行装药技术通过随行液体药的燃烧提高弹底压力,可以有效地提高弹丸的初速,能够在不改变火炮结构的基础上应用于现有武器系统,增强火包的威。本文建立了随行装药的两相流内弹道模型,并采用MacCormack格式进行了数值求解,给出了随行装药的压力分布、气相速度分布和固相速度分布曲线,并与常规的底部装药结构的计算结果进行了对比,得到的坡膛处的p-6曲线和实验结果有较好的一致性,说明随行装药的两相流内弹道模型能够正确揭示膛内气固两相流动的基本规律。     

惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波速度和行程计算仿真

膨胀波火炮利用弹丸在膛内运行到一定位置时提前开闩的方法，实现了在不降低弹丸初速的前提下大幅度减小火炮后坐力的目的。基于膨胀波火炮后喷装置的工作特性，对两种不同打开方式进行了讨论，着重对惯性炮尾式膨胀波火炮进行了物理模型和经典内弹道模型建立，并进行数值仿真。最后根据经验公式估算的惯性炮尾开闩行程，利用反推法计算了惯性炮尾式膨胀波火炮膨胀波在身管内的传播速度和行程，进而获得了惯性炮尾最佳打开时机和开闩行程。     

弹丸破片速度衰减规律研究

采用理论分析和试验测试相结合的方法,对弹丸破片的速度衰减规律进行了研究.通过理论分析得到计算弹丸破片迎风面积的数学模型,由试验得到某型远程杀伤弹破片的质量分布情况和初速分布情况,通过数值分析,用Matlab绘出了该弹破片速度衰减曲线.结果表明,初速和飞散距离相同的破片,破片质量越大,存速越大.该方法对于计算弹丸杀伤半径和杀伤面积有实际意义.     

随行装药技术的研究现状与展望

由Langweiler最先提出的随行装药技术,被认为是最有希望大幅度提高初速的装药技术.使用该装药技术不需象常规火炮系统那样,以增大装药量和提高膛底压力为代价来提高弹丸的炮口动能.因此,多年来人们一直没有停止通过随行装药来提高弹丸初速的研究.本文从实验和理论研究两个方面,综述了随行装药的研究现状,并为随行装药的进一步研究提出了一些有意义的建议.     

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。     

杆式动能弹侵彻参数优化设计与仿真

为了解决杆式弹初速度、弹体密度以及着靶倾角对弹体侵彻移动靶板侵彻性能的影响,寻找出弹体侵彻性能最优时的参数组合,利用正交试验原理建立了9种不同的正交方案,通过ANSYS/AUTODYN有限元软件针对这9种不同参数进行有限元数值模拟,根据穿甲效应原理选取弹体速度损失率和偏转角为试验指标,采用灰色关联原理分析了杆式弹初速度、弹体密度等动能弹参数对试验指标的影响关联程度,并对其进行优化,得出了以单项试验指标和多项试验指标为优化目的的参数组合;优化结果表明:动能弹参数初速度为1 300 m/s,弹体密度为18.6 g/cm3,着靶倾角为0°时杆式弹速度损失率可降低8％～91％,弹轴偏转角可减少27.8％ ～ 87.1％,贯穿移动靶板的性能最好.