爆炸成型弹丸侵彻钢靶的后效破片云实验研究

为研究爆炸成型弹丸（EFP）穿透钢靶后的后效威力,设计了长杆形EFP装置及对45号钢 靶板的侵彻实验。采用X光摄影方法观测EFP穿过靶板后的破片云形态及飞散特性;通过测量靶板后一定距离处验证板上的穿孔,得到靶板后破片数量。从拍摄的脉冲X光照片可以看出：EFP穿透钢靶后形成的破片云形状是截椭圆形,飞散角约50°. 从验证板上的穿孔可以看出：靶后破片可穿透10 mm铝板,破片穿孔分布相对随机,穿孔直径近似呈正态分布特征,破片飞散角与X光观测结果一致;随着靶板厚度增大,破片飞散角均为50°,但靶后破片数量呈先增大、后减小的趋势,即存在靶后破片数量最大化的靶板厚度。从回收到的破片可以看出：靶后碎片由EFP和钢靶碎片共同构成。     

EFP垂直侵彻靶板后效破片云形状描述

为了准确描述爆炸成型弹丸（Explosively Formed Projectile,EFP）垂直侵彻有限厚靶板后效破片云的形状,基于量纲分析及正交设计理论,利用AUTODYN软件中SPH算法研究了EFP成型参数、弹靶材料参数对靶后破片云形状的影响,建立了EFP垂直侵彻靶后破片云形状的数学描述模型。利用该模型计算了EFP垂直侵彻靶后破片云形状参量长半轴,并和仿真结果及相关试验结果进行对比,结果表明,该模型计算的后效破片云长半轴结果与相关试验结果误差控制在3%以内,能够准确描述EFP垂直侵彻有限厚靶板后效破片云的形状。     

爆炸成型弹丸(EFP)侵彻混凝土靶实验研究

设计了两种药型罩结构的聚能装药侵彻混凝土靶实验,并对破坏效果进行了分析与探讨.同时对两种结构的聚能装药爆炸形成爆炸成型弹丸的过程进行了三维动态模拟和分析.模拟结果表明,弹丸飞行稳定性好,并且速度的均匀性也较好.     

爆炸反应装甲对爆炸成型弹丸侵彻效应影响的实验研究

为揭示三明治结构爆炸反应装甲（ERA）对爆炸成型弹丸（EFP）侵彻效应的影响,开展了铜质杆式EFP对披挂典型斜置角ERA主靶板的侵彻效应实验。采用脉冲X光摄影方法拍摄了EFP与ERA相互作用的图像,并获得了EFP对主靶板的剩余侵彻深度（RDOP）。实验结果表明,EFP对披挂ERA主靶板的RDOP随着ERA斜置角的增大而呈非线性下降,相对无ERA时的侵彻深度下降百分比呈指数增长的变化趋势。ERA炸药层厚度为0.027D（D为装药口径）时,当斜置角为0°和30°时,EFP的RDOP和相对侵彻深度下降百分比变化较小;当斜置角从30°增大到60°时,EFP的RDOP从0.50D减小至0.19D,相对侵彻深度下降百分比则从41%迅速增大到77%. 随着ERA炸药层厚度的增大,EFP的RDOP减小、相对侵彻深度下降百分比增大。其中, ERA炸药层厚度为0.027D时的相对侵彻深度下降百分比比ERA炸药层厚度为0.018D时平均增大8%.     

聚能装药垂直侵彻靶后破片运动规律

靶后破片对装甲目标内部环境构成巨大威胁,常规试验往往难以准确获取其运动飞行规律.文中在X光试验基础上,结合有限元数值仿真对典型射流垂直侵彻钢靶产生的初始靶后破片云进行了研究,分析了破片云特性及形成机理,在此基础上提出了靶后破片“虚拟原点”概念,并建立了初始靶后破片云数学描述模型,进而求解得到破片飞散角度与速度的关系,与仿真所得结果吻合较好,为靶后破片空间威力场建立奠定了基础.     

爆炸成型弹丸药型罩结构分析

通过爆炸成型弹丸（ＥＦＰ）物理模型的计算结果分析了球缺罩和大锥角罩ＥＦＰ的形成过程，并由实验结果给予证实，最后对ＥＦＰ罩的设计进行了探讨。     

爆炸成型弹丸性能参数灰关联分析

为了分析药型罩和装药参数对爆炸成型弹丸成型的影响,采用数值模拟方法计算出18种不同方案下EFP成型后的性能参数,基于灰理论对影响EFP成型性能的参数进行了灰关联分析.结果表明:影响EFP速度的主要因素依次为装药爆速、装药密度、药型罩锥角、装药高度、药型罩材料密度、药型罩壁厚;影响EFP长径比的主要因素依次为装药爆速、装药密度、药型罩材料密度、装药高度、药型罩锥角、药型罩壁厚;研究结果可为EFP战斗部优化设计和毁伤性能的提高提供参考.     

爆炸成型模拟弹丸对水介质侵彻的数值仿真

应用大型有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA,对爆炸成型模拟钢弹丸侵彻水介质进行了数值仿真计算,分析了形状和人水速度对弹丸侵彻性能的影响。给出了弹丸水中运动速度衰减规律,为下一步设计能形成较好水下弹道特性和侵彻效果的鱼雷战斗部装药结构提供参考。     

反爆炸反应装甲串联爆炸成型弹丸匹配设计方法

针对反爆炸反应装甲(ERA)串联爆炸成型弹丸(EFP)成型设计问题,建立串联EFP引爆能力、分离时序和侵彻能力的理论条件。采用ERA引爆判据、EFP速度衰减理论和侵彻理论,分析形状、质量比和速度差对引爆能力、分离时序和侵彻能力影响规律。基于作用场时间τ_e≤1 500 μs的 典型ERA,在飞行距离H≤1 000(为装药口径）时,获得串联EFP成型特征的必要条件,其中：球-杆组合型,前后EFP直径比d_f/d_r≤1.09,前EFP质量与总质量之比0.17f/m≤0.40,前后EFP速度差Δv≥150 m/s;杆-杆组合型,d_f/d_r≤1.09,0.20≤m_f/m≤0.65,Δv≥166 m/s. 对一种球-杆形串联EFP开展反ERA联动实验,采用高速摄影系统观测得到前后EFP分离飞行、前EFP击爆ERA以及后EFP侵彻靶板过程,验证了该设计方法和必要条件的正确性。     

动能弹垂直侵彻混凝土靶板的三维数值模拟研究

利用LS—DYNA程序对动能弹垂直侵彻混凝土靶板的过程进行了三维数值模拟。根据模拟结果。分析了侵彻过程各个阶段的物理现象和弹靶作用特征；绘制了不同侵彻初速对侵彻结果的影响曲线，获得了弹体初速对混凝土侵彻的影响规律．可以为混凝土的侵彻研究提供参考依据。计算表明，三维数值模拟方法能够形象显示动能弹垂直侵彻混凝土靶板的细节和初速对侵彻结果的影响情况。     

动能弹侵彻混凝土靶性能仿真与研究

应用空腔膨胀理论建立了动能弹侵彻混凝土靶的动力学模型,对动能弹侵彻混凝土靶进行了理论计算。同时,应用HJC损伤本构模型对侵彻混凝土靶进行了有限元数值模拟,对数值模拟与理论计算得到的弹体出靶后的剩余速度及穿靶中的冲击过载进行分析,结果表明理论计算与数值模拟结果数据吻合较好。     

EFP成型飞行及侵彻钢靶特性的数值模拟分析

文中采用LS—DYNA软件，以70mm弧锥结合型爆炸成型弹丸（EFP）侵彻40mm厚45#钢靶数值模拟过程为例，针对弧锥结合型EFP成型、空中飞行和侵彻钢靶过程的特性进行了研究。模拟结果与试验结果相吻合，表明采用的数值模拟方法正确，结果分析合理。为弧锥结合型EFP的研究提供了方法和有价值的特性规律。     

多点起爆方式对EFP侵彻能力增益的研究

为了提高爆炸成型弹丸EFP的侵彻能力,选择环形多点起爆的方式形成EFP侵彻体。利用有限元程序LS-DYNA模拟不同起爆半径、药型罩弧度半径和药型罩切边角对EFP成型的影响规律,通过优化得到了2个成型较好的EFP结构。结果表明:相比中心点起爆方式,多点起爆方式形成的2个EFP速度分别提高了14%和11.6%,长径比分别提高了100%和13.2%,密实度分别提高了95.3%和72.1%,侵彻深度分别提高约1.54倍和0.378倍。3个参数中,起爆半径和药型罩弧度半径对EFP的速度、长径比影响较大,对密实度影响较小; 药型罩切边角对EFP的密实度影响较大。     

锥角对具有PELE效应的EFP成型影响的数值仿真分析

为增强反轻型装甲目标弹药的毁伤能力,提出了一种内含低密度装填材料的变壁厚弧锥结合药型罩。使用有限元软件LS-DYNA分析了各锥角对爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响规律和EFP对靶板的侵彻效应,拟合得到EFP成型参数曲线与EFP成型速度的曲线方程。结果表明,药型罩内锥角α_1取166°～170.2°,装填物内锥角α_2取160°～166°,装填物外锥角α_3取140°～152°,药型罩外锥角α_4取132°～140°时EFP成型速度较快、成型效果较好;α_3对EFP成型速度、长度与径向尺寸影响最大,α_1,对EFP中心厚度影响最大。基于研究结果对药型罩结构进行优化,优化后的药型罩能够形成具有明显横向效应增强型侵彻体(PELE)效应的EFP,在射入靶板时对其扩孔,并在穿透靶板后碎裂形成高速破片对目标内部进行二次毁伤。     

切割网栅作用下EFP形成多破片的数值分析

为了研究可选择作用/双模式战斗部的作用机理,分析了一种在药型罩前适当位置安装一个可抛掷的十字形切割网栅的装药结构,针对该结构建立了有限元计算模型,利用LS-DYNA3D动力有限元程序,采用Lagrangian方法,对药型罩经过切割网栅形成多个破片及其侵彻靶板的过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合得较好.研究表明,该装药结构能形成5片具有一定质量和方向性、速度达到1500～1800 m/s的破片,产生的破片能够穿透48 m处的6 mm的45#钢板,可以用来打击直升机等轻型装甲目标.     

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＜1300 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。     

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.     

气囊动能弹致伤效应分析

为考核气囊动能弹的致伤效应,首先利用控制容积法对气囊静态充气膨胀过程进行了仿真分析,所设计的气囊系统能够在10 ms内完成充气膨胀,形成半轴长分别为60 mm、60 mm、50 mm的椭球形气囊.其次,利用ANSYS/LS-DYNA软件对气囊动能弹以70 m/s、80 m/s、90 m/s的初速对人体的动态打击效应开展了仿真研究,得到了气囊动能弹的打击效果图、应力分布云图等,仿真表明速度为80 m/s条件下气囊动能弹具有良好的非致命效应和打击效果.