鱼雷聚能战斗部EFP侵彻潜艇结构模拟靶数值模拟

测试鱼雷聚能战斗部爆炸成型弹丸(EFP)对潜艇结构的毁伤效果,考核战斗部威力指标,有利于准确评估反潜鱼雷聚能战斗部毁伤威力.利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,采用ALE流-固耦合算法,分析了EFP在侵彻过程中速度和加速度的变化规律,计算出装药量1.882 kg缩比鱼雷聚能战斗部EFP穿透厚度650 mm潜艇模拟水舱后,对潜艇耐压舱模拟靶板的侵彻破孔直径为49 mm,EFP穿透6层间隔后效靶之后,余速131.5 m/s.与实验结果对比,两者结果比较接近,表明模型建立合理,数值模拟算法选择正确,可为评估鱼雷战斗部毁伤威力提供参考.     

杀伤爆破弹综合威力评估方法与应用研究

为研究杀伤爆破弹（简称杀爆弹）综合威力定量评估方法,提出一种采用毁伤幅员定量表征与评估杀爆弹（战斗部）综合威力的原理和方法,推导了战斗部威力场和目标毁伤律模型相结合的毁伤幅员计算模型;进行两种杀爆弹的静爆试验,依据试验数据验证和修正了威力场模型,并以此为实例进行了毁伤幅员计算以及综合威力定量评估与分析。研究结果表明,所提出的杀爆弹综合威力评估方法,可实现综合威力的归一化定量表征与评估,能够定量地分析不同弹药对同一目标以及同一弹药对不同目标的毁伤能力差别。     

一种新型鱼雷战斗部的设想

现代舰艇采用高强度合金钢等材料做壳体和双层壳体的多密封舱室结构,使其抗爆炸冲击能力大大加强。为了有效打击大型水面舰艇,尤其是多层壳体的潜艇,必须增大鱼雷战斗部的威力。针对现代舰艇多层壳体的特点,本文提出了一种新型的破-侵-爆串联聚能鱼雷战斗部的设想,给出了该战斗部的结构组成以及作用目标的机理,该战斗部利用爆炸成型弹丸、随进弹丸和聚能装药联合多次作用目标,可以在很大程度上提高鱼雷战斗部的威力,并从理论上探讨了该战斗部的关键技术。     

杀爆战斗部爆破威力试验影响因素分析

目前靶场采用爆破威力试验来考核同一类型战斗部的杀伤威力,以爆炸后形成的抛掷漏斗坑体积来对比其威力大小。文中通过理论分析,计算了不同因素对爆破威力结果的影响,并结合ANSYS/LS-DYNA和靶场试验,对不同埋深的战斗部爆破威力进行了分析验证。研究结果表明,爆坑容积大小不仅取决于战斗部装药质量、土壤性质、埋入深度等参数,还取决于战斗部壳体的材料。不同装药质量的战斗部存在一个最佳抛掷深度,在此深度下,抛掷漏斗坑的体积达到最大。     

鱼雷战斗部技术研究现状及发展趋势

鉴于鱼雷战斗部技术的研究现状,通过以下5方面分析并展望了提高鱼雷战斗部爆炸威力的途径：研究新型战斗部结构,实现定向聚能爆破;研究新型高能炸药,提高战斗部的毁伤威力;加大鱼雷口径,大幅度增加装药量;采用先进工艺,提高炸药的装填密度;在必要情况下,采用核装药。提出了改进建议：在逐步提高研究手段和加强条件保障建设基础上重点开展鱼雷战斗部数值仿真研究和水下爆炸试验研究。     

多点起爆对双层药型罩爆炸成型弹丸成型及侵彻特性的数值模拟研究

起爆方式对双层药型罩爆炸成型弹丸（EFP）成型特征参数及终点毁伤效应具有重要影响。基于双层药型罩EFP战斗部静爆试验结果,利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元动力学软件研究了起爆点数目对双层药型罩EFP战斗部成型及侵彻特性的影响规律。研究结果表明：当起爆点数目在4～8时,双层药型罩EFP战斗部可起爆成型具有良好空气动力学特性及优良终点毁伤效应的带尾翼大长径比聚能侵彻体;当起爆点数目为6时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体终点毁伤效应的最大侵彻深度达到1.07倍的装药口径,较端面单点中心起爆方式获得侵彻体侵彻钢靶的最大深度提高了32%.     

聚能战斗部侵彻水介质装甲仿真试验

为了提高现代潜艇的抗毁伤能力,使用LS-DYNA软件的多物质ALE算法对鱼雷聚能战斗部侵彻水介质装甲进行了仿真试验分析。从鱼雷的毁伤机理出发,定义了材料模型和状态方程,给出了侵彻体头部传播路径上节点的最大速度拟合曲线,并解决了仿真试验中经常出现的计算不稳定问题。仿真结果表明,所设计的战斗部满足考核要求,可为聚能战斗部毁伤威力评估和潜艇模拟靶设计提供参考。     

纤维增强攻坚战斗部爆炸威力试验研究

为对纤维增强攻坚战斗部毁伤威力进行有效评估,对裸装药、复合材料壳体、钢质壳体装药在空气及混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了对比试验研究.试验结果表明,同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压大于钢壳体装药而低于裸装药,且不会产生破片对远距离目标的杀伤;而钢质壳体装药爆炸破片对远距离目标具有一定的杀伤效应.在混凝土靶中爆炸破坏效应方面,复合材料壳体装药阻抗匹配要比钢壳体装药好,更利于爆炸冲击波的传播.同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于钢壳体装药.     

一种组合药型罩聚能战斗部

现随着现代舰船抗爆炸冲击能力的日趋增强,必须大幅提高鱼雷战斗部威力才能有效打击敌方舰船,为此设想了一种组合药型罩聚能战斗部应用于新型鱼雷.设计了聚能战斗部的结构,分析了其作用机理,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值仿真计算,得到了其侵彻单层靶板的应力云图.仿真结果表明,该组合药型罩战斗部能利用前级聚能射流为后续爆炸成型射弹(EFP)弹丸随进破坏提供运动空间,对目标的破坏效应明显强于普通聚能战斗部.该研究结果可为新型高效鱼雷战斗部设计提供参考.     

一种灭火战斗部威力优化的工程设计方法

研究一种灭火战斗部威力优化的工程设计方法。对灭火战斗部的终点效应进行定性分析,提出液态灭火剂对燃油火障的毁伤判据并通过试验给出量化描述;在此基础上,通过灭火剂抛撒试验,获得了载荷系数对灭火半径的影响规律,据此提出了灭火战斗部威力优化设计方法。研究结果对灭火战斗部威力优化设计具有指导意义,研究思路和方法对其它相关研究具有借鉴和参考价值。     

水中聚能战斗部毁伤双层圆柱壳的数值模拟与试验研究

为研究聚能战斗部的水下作用特性,基于光滑粒子流体动力学-有限元方法耦合算法,模拟了聚能战斗部对双层圆柱壳结构的毁伤过程。分析金属射流的形成和射流速度衰减规律,研究高速金属射流、强冲击波与气泡载荷联合作用下对双层圆柱壳结构的毁伤模式和毁伤特性,并进行了海上模型试验验证。数值模拟与试验结果吻合良好。研究表明：水中聚能战斗部对双层圆柱壳结构的破坏载荷主要有金属射流、冲击波载荷及气泡载荷3种,金属射流穿透力强,造成结构的局部小尺寸破口;冲击波载荷及气泡载荷作用面积大,引起结构的大面积破口及塑性凹陷。     

含能毁伤元冲击引爆模拟战斗部试验研究

为提高战斗部的毁伤效能,对氟聚物基含能反应材料进行了研究。对氟聚物基含能材料配方改进并制备了一种Φ26mm×60mm的含能毁伤元。将含能毁伤元装入特定结构壳体后进行了冲击引爆模拟战斗部试验。采用高速录像观察含能毁伤元冲击侵彻模拟战斗部后的爆炸情况并测试爆炸后空气冲击波超压。考察了含能毁伤元不同速度下对B炸药和PBX-9404炸药的引燃引爆能力。设置了B炸药模拟战斗部静爆试验作为对比。在试验的基础上,通过测量爆炸后空气冲击波超压进行了TNT当量等效对比分析。试验研究表明,在735m·s~(-1)的侵彻速度下,氟聚物基含能毁伤元可冲击引爆B炸药模拟战斗部。在962m·s~(-1)的侵彻速度下,能引发PBX-9404炸药模拟战斗部爆燃反应。     

一种高输出威力的同步起爆网络研究

为可靠起爆定向战斗部，设计了一种刚性基板和柔性导爆索结合的“一入三出”新型起爆网络，输入端采用半导体桥雷管与JO-11C药柱紧密接触，在刚性基板沟槽内放置的银制导爆索连接输入端JO-11C药柱和输出药柱。经过仿真模拟对比毁伤效果，设计了传爆药柱直径分别为10,20,50 mm的三级输出传爆序列；理论分析起爆网络的同步性，计算得出起爆网络同步性误差为253 ns，同步性试验表明起爆网络的3路时间误差最大为290 ns；起爆能力测试表明三点同步起爆网络的输出威力满足定向战斗部的使用要求。     

破片战斗部对武装直升机目标的威力评估

为评估破片战斗部对武装直升机的威力,提出了一种将目标舱段等效划分为几何/结构舱段、要害舱段和非要害舱段3种类型的易损性模型,针对不同的舱段类型制定了不同的毁伤评估准则和毁伤概率计算方法.引入基于THOR方程的射击线仿真,考虑了空气阻力导致的破片着靶点漂移效应,以及破片对多层舱段的穿透破坏作用.利用对起爆位置均匀抽样仿真...     

双层含能药型罩K装药射流成型及侵彻性能试验

为提高含能材料形成射流对目标的侵彻深度,设计了一种基于K装药结构的Al/Ni?Cu双层含能药型罩聚能装药结构,其内层罩为无氧铜,外层罩为Al/Ni含能结构材料。分别开展了Al/Ni?Cu双层含能药型罩与Cu?Cu双层药型罩的聚能射流成型X光试验、侵彻钢锭静破甲试验和对典型混凝土靶标的侵彻威力试验。研究结果表明,双层含能药型罩K装药起爆后可形成连续射流,侵彻的钢靶和混凝土靶中有明显的开坑区形成,但射流对侵彻过程的扩孔作用不明显。Al/Ni?Cu双层含能药型罩可发挥动能和化学反应的联合侵彻毁伤效应,与Cu?Cu罩相比,在靶中形成射流堆积更少,对钢靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了20.1%和23.0%,对混凝土靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了17.2%和45.6%。     

复合结构活性破片对双层靶标毁伤效应

研究可承受炸药爆炸加载的活性破片毁伤威力具有实际应用意义.通过14.5 mm口径弹道枪加载试验分析铝粉与聚四氟乙烯复合结构活性破片撞击不同组合形式下双层靶标毁伤效应,并采取多元回归分析方法建立活性破片对前层板的穿孔直径和后层板的扩孔面积经验公式.结果表明:在800～1400 m/s速度范围内,活性破片撞击前层钢板或铝板...     

典型装药水中爆炸参数与水深关系的仿真研究

考虑了炸药在水介质中爆炸时不同深度水压会对爆炸参数产生不同的影响，该文采用有限元软件ANSYS／LS-DYNA建立了典型装药在不同水深压力下爆炸的仿真模型，计算了在不同水深压力下不同点处的爆炸冲击波压力，分析了炸药水中爆炸的冲击波压力随水深的变化关系，得出了同一装药在不同水深处爆炸时，与爆心不同相对位置处的冲击波压力随水深的变化规律。本文的研究有助于水中兵器战斗部毁伤威力的评定以及引信作用距离的设计。     

装药埋深对机场跑道爆破效应影响数值模拟

为评估装药埋深对机场跑道爆破毁伤效应的影响,采用非线性动力分析程序对机场跑道进行了爆炸破坏数值模拟,对比分析了不同埋深下爆炸漏斗坑尺寸、爆腔半径、靶体各层损伤区域分布情况,计算表明,存在一个最佳爆深使得爆破漏斗坑体积达到最大值。初步给出了爆炸破坏参数与装药埋深的关系。     

DNAN基大尺寸带壳装药的能量输出特性

为验证2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基高爆热熔铸炸药与通用爆破战斗部壳体的威力匹配特性,通过理论计算和百公斤级静爆试验获得了DNAN基大尺寸带壳装药的空中爆炸冲击波参数及传播规律;采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数,并与TNT装药进行了对比分析。结果表明:带壳装药冲击波峰值超压理论计算值与试验值接近,比例距离2.5 m/kg~(1/3)处DNAN基试样的入射冲击波、马赫反射波峰值超压较TNT提高了92.0%和68.4%,冲量提高了5.1%,特性乘积Δp·I提高了77%,毁伤效应优势主要体现在近场;火球发光亮度、最大直径、面积和火球持续时间也明显优于TNT试样。     

氟聚物基活性材料释能及毁伤特性研究进展

氟聚物基活性材料是一种具有冲击反应释能特性的新型材料,在军事领域具有广泛的应用前景。为掌握氟聚物基活性材料的释能与毁伤特性,推进其在高效毁伤战斗部中的应用,研究梳理了氟聚物基活性材料冲击释能反应行为以及引燃引爆、侵爆耦合毁伤效应的研究现状,着重介绍了分离式霍普金森压杆实验、准密闭弹道实验和爆炸加载实验等在释能特性方面的研究进展;毁伤特性方面整理了反应弹丸、破片及反应射流的相关研究进展,重点说明了氟聚物基活性材料在聚能装药中的应用设计和反应射流成型的研究成果,及相关的反应模型和数值仿真的研究。在此基础上,讨论了未来研究方向：建立系统性反应模型与仿真方法;通过配方、工艺等参数对其性能进行调控;释能反应观测表征技术的创新与探索以及工程应用设计等。