聚能射流侵彻隔板形成的前驱冲击波起爆不同温度炸药特性

弹药在聚能射流作用下的反应机制和响应规律,对弹药安全性研究具有重要意义。针对隔板中前驱冲击波起爆炸药机制及炸药温度的影响,开展实验和数值模拟研究。设计大尺寸装药聚能射流侵彻不同厚度隔板,起爆加热炸药的实验装置,采用上下两端加热和侧面保温的方式,实现炸药均匀加热和温度控制。选取黑索今(RDX)含铝(Al)炸药(炸药配方质量比:RDX∶Al∶粘结剂为61%∶30%∶9%)在不同温度和隔板厚度下进行射流侵彻起爆实验,基于脉冲X光高速照相法,观测射流侵彻过程及炸药爆轰波成长。建立考虑炸药温度变化的射流起爆炸药计算模型,对射流侵彻隔板形成的前驱冲击波起爆炸药进行数值模拟。结果表明:射流侵彻厚隔板形成的前驱冲击波,先于射流到达炸药表面,在传入炸药一定深度后起爆炸药。入射压力介于3.1 GPa和5.13 GPa之间,炸药发生隔板中前驱冲击波起爆,入射压力高于5.13 GPa为直接冲击起爆。RDX含铝炸药温度对前驱冲击波起爆炸药有很大影响,在25111℃时,随着温度升高,炸药受粘结剂软化的影响为主,RDX含铝炸药对冲击波感度降低;但超过一定温度后,在111150℃时,粘结剂的影响减弱,冲击感度主要受RDX炸药感度的影响,冲击感度又会增加。     

某新型炸药冲击起爆试验与临界起爆特性研究

采用平面波发生器爆炸驱动不同厚度的飞片撞击带隔板装药,获得了某新型炸药与THAL,炸药的冲击波起爆临界隔板厚度.基于一维冲击波传播理论,建立了炸药临界起爆特性参数分析模型,并利用所测的两种炸药冲击波起爆临界隔板厚度,结合炸药及隔板材料的冲击Hugoniot参数测试结果,计算得到了两种炸药的冲击波临界起爆压力和起爆能量常数.     

破片对带壳装药冲击起爆的数值仿真

针对弹药可能会受到多发破片的撞击作用影响,对单个和多个破片撞击带壳装药的侵彻效果进行仿真。 运用Autodyn-3D 软件建立有限元模型,模拟不同形状的单破片及双破片撞击带壳装药、冲击起爆夹层炸药的过程, 计算其撞击带壳装药的阈值速度,并分析两破片不同间距对冲击带壳装药响应程度的影响,得出不同情况下冲击起 爆带壳装药的阈值速度和变化规律。结果表明：直径、阈值速度和双破片的间距对带壳装药的冲击起爆有一定的影 响,随着间距的增大,压力峰值减小,衰减变快。     

聚能射流侵彻隔板形成的前驱冲击波起爆不同温度炸药特性

弹药在聚能射流作用下的反应机制和响应规律,对弹药安全性研究具有重要意义.针对隔板中前驱冲击波起爆炸药机制及炸药温度的影响,开展实验和数值模拟研究.设计大尺寸装药聚能射流侵彻不同厚度隔板,起爆加热炸药的实验装置,采用上下两端加热和侧面保温的方式,实现炸药均匀加热和温度控制.选取黑索今(RDX)含铝(Al)炸药(炸药配方质...     

长杆体正撞击平面夹层装药引发爆轰的条件

在分析平头圆柱长杆体撞击平面夹层装药特点的基础上，对长杆体冲击起爆夹层装药的临界起爆速度进行推导,推导出与杆体速度、密度、直径、面板厚度、材料参数以及炸药敏感性等弹道综合因素有关的临界起爆条件。针对不同直径的平头圆柱侵彻体撞击不同厚度的面板进行试验研究，以期获得有关冲击起爆临界速度的试验值，进一步验证文中所建立的冲击起爆模型的正确性。     

侵彻战斗部装药抗过载技术研究

从炸药选择、装药结构及装药工艺出发,研究了大、中型侵彻战斗部的装药抗过载技术.针对安定性试验中出现的故障,通过对强度靶与多层靶试验对比分析、回收残药性能检测、补充炸药脉冲冲击感度试验、试验回收弹体CT检测以及对回收惰性弹体的剖析,对故障原因进行了分析和定位,并对装药的结构和丁艺进行了改进.改进后的装药弹体通过了安定性试验.     

炸药装药侵彻靶板过程的点火机制分析

针对弹药侵彻过程中的安全性问题,分析了弹体在侵彻靶板过程中炸药装药的动态特性和受力特点,得出了炸药侵彻过载条件下的点火机制;指出了单层靶侵彻时冲击波点火可能不是影响侵彻安定性的主要因素,但是其对弹体内部炸药装药有一定的损伤;多层靶侵彻时,由于炸药预损伤的存在,冲击波点火可能成为影响多层靶侵彻安定性不可忽视的因素。     

LEFP对带壳装药冲击起爆过程的数值模拟与试验

利用圆缺型药型罩形成线性爆炸成型侵彻体(LEFP),研究其对带壳装药战斗部的冲击起爆特性。采用端点起爆方式形成LEFP对直径82mm的聚能战斗部进行动态拦截撞击试验。利用高速摄影观察到战斗部结构失效的过程。采用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,建立LEFP冲击起爆带壳装药的数值仿真模型。对LEFP的成型过程、不同炸高以及不同起爆方式条件下拦截撞击带壳装药的过程进行仿真分析。结果表明,测得带壳装药均被引爆,中心线起爆的炸药平均压力峰值为端点起爆的1.17倍。LEFP具有作为装甲车辆主动防护系统或其他防空反导技术毁伤元的可行性。     

弹体斜侵彻混凝土过程中炸药的动态响应

采用AUTODYN计算软件对弹体侵彻混凝土过程进行了数值模拟,分析了弹体内部不同位置处炸药的受力情况及炸药与壳体的相互作用;结果表明：斜侵彻时装药的前端和后端是两个受力较明显的区域;前端主要受压缩作用,炸药产生明显的塑性应变;后端装药受到拉伸和压缩作用,装药和壳体尾部之间发生强烈碰撞;斜侵彻过程中,装药前端的受力中心位于靠近靶板一侧的边缘处,而装药后端的受力中心仍然是端面中心;根据计算结果,侵彻弹药装药的防护不仅要从装药的前端面和后端面进行考虑,还要考虑装药的侧面。     

不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

为了研究不同状态下的爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)对盖板炸药的冲击起爆影响,采 用Ls-Dyna 仿真软件,建立EFP 撞击起爆带壳炸药的数值仿真模型。利用EFP 成型过程的不同阶段其头部速度不同, 对不同厚度盖板的CompB 炸药进行撞击起爆数值仿真,分析了各个阶段的比动能、头部速度与盖板厚度的关系,以 及盖板厚度与起爆时刻、位置的变化规律。仿真结果表明：在0.5～1 倍装药直径之间,可以得出临界盖板厚度与头 部速度、EFP 沿飞行方向的投影面积成正比,并且EFP 在侵彻大于2.5 倍装药直径的盖板过程时,不会形成剪切块; 笔者设计的口径40 mm EFP 完全成型后,其比动能为61.81 MJ/m2,可以起爆最大盖板厚度为10 mm 的CompB 炸药; 在一定盖板厚度范围内,冲击起爆时间和冲击起爆位置都随着盖板厚度增加而增加;EFP 飞行至0.5 倍装药直径处, 所能撞击起爆的临界盖板厚度是EFP 成型后的2 倍。该研究对于防空防导的战斗部EFP 设计具有一定的参考价值。     

抗过载炸药装药侵彻安全性试验研究

针对炸药装药侵彻安全性问题,从主炸药粒度、颗粒级配和装药工艺出发,研制了一种可以满足抗高过载性能的不敏感炸药。感度测试表明,在满足浇注工艺要求的前提下,采用较细粒度的HMX,经过颗粒级配和钝感处理,大大降低了炸药的机械感度;采用特殊的装药工艺,严格控制了炸药装药质量,提高了装填密度达1.80g.cm-3。采用试验弹,通过100mm滑膛炮和钢筋混凝土靶,对所研制的新型抗过载炸药进行了侵彻安全性试验。侵彻过程中弹体保持完好,内部装药未燃未爆。     

浇注炸药PBX-1侵彻安定性试验与数值模拟

为了研究浇注型高聚物黏结炸药(PBX?1)在侵彻过程中的安定性,开展155 mm火炮发射平头试验弹侵彻混凝土靶板试验,获得了该试验条件下装药安定的临界侵彻速度约为490 m·s^-1。基于黏弹性统计裂纹(Visco?SCRAM)模型,采用流固耦合方法模拟了安定性试验中装药的力学响应,计算了装药黏弹性变形和宏观裂纹损伤导致的温升。数值模拟结果与试验结果相一致,试验弹弹体侵彻后无明显的变形和破坏,但浇注PBX炸药在侵彻过载下发生大变形流动,部分装药从尾部缝隙挤出并发生了局部点火反应;侵彻过程中装药尾部会与药室底部发生高速碰撞,形成局部高压区,最高压力超过500 MPa,装药尾部变形和损伤严重,装药尾部在碰撞和挤出时,温度会急剧升高,从而导致意外点火。     

Research on the Application of Explosive Network in the Shaped Charge Warhead

With respect to the problems of that the shaped charge warhead currently uses a cover method to improve the penetration power, a method using an explosive network technology as the detonation mode of shaped charge warhead is proposed. In the context of some shaped charge warhead, a synchronous explosive network prototype is designed according to some charge structure parameters, such as the liner and main grain. From the performance comparison test, it can be known that the explosive network not only stably detonates, but also largely improves the penetration power and stability. Experimental results show that explosive network technology is an effective method for improving the penetration power. The results lay a solid foundation for the engineering application of the technology in the shaped charge warhead.     

射弹冲击引爆带壳炸药数值模拟

利用非线性有限元程序LS-DYNA对射弹冲击引爆带壳炸药作用过程进行了数值模拟,得出了不同材料、长径比射弹冲击引爆不同厚度壳体炸药的临界闽值速度.结果表明相同质量射弹、射弹长径比将影响带壳炸药的引爆阈值速度.在选择射弹冲击引爆带壳炸药时,射弹直径是重点考虑的因素.射弹材料对冲击引爆阈值速度影响较为明显,在选择射弹材料时应采用高密度、高性能的材料.     

12.7mm弹丸侵彻炸药的数值计算与试验研究

采用拉格朗日有限元算法对弹丸侵彻JO-H炸药实验进行数值计算,得到弹丸侵彻装药的侵彻过程及反应度。为验证数值计算结果,进行API验证试验,参考美军标MIL-STD-2105C评价反应等级。结果表明:在侵彻过程、轴向、径向尺寸效应等方面,验证试验与数值计算结果吻合良好;Ф100×300 mm尺寸的JO-H炸药在弹丸侵彻作用下发生爆轰作用;Ф400×200 mm装药反应剧烈性低于Ф100×200 mm装药,反应级别相同,为爆炸反应。     

PBX装药弹体侵彻混凝土薄板的数值模拟

为探究浇注型高聚物粘结炸药(PBX)装药在弹体侵彻过程中的力学响应和损伤分布情况,将孔隙压塌损伤、炸药晶体破碎损伤和粘结剂脱粘三种损伤形式的演化规律引入粘弹性本构模型,拟合了浇注型PBX在不同温度下的低应变率至中高应变率的力学响应,利用动力有限元数值软件模拟了含装药弹体侵彻混凝土靶板中炸药的力学损伤响应,分析了炸药应力波的传播、压力分布和三种损伤分布及演化。结果表明,加载初期炸药装药的头部承受较大的压缩应力,当应力波传播至尾部反射回拉伸波时,由于弹体的惯性作用,装药尾部和壳体内表面发生撞击,迅速形成高压区,压力高至0.25 GPa,因此装药头部和尾部损伤较为严重,应作为重点防护区域。     

不同头部形状弹体侵彻混凝土的试验研究

为研究弹体头部形状对侵彻性能的影响,对不同弹头部形状的弹体侵彻混泥土进行试验研究。设计平头型和卵形型2种不同类型的头部结构,基于DOP(depth of penetration)方法进行试验对比分析。结果表明：卵形结构弹体具有更好的侵彻性能,其稳定侵彻弹洞平直、弹道稳定、弹体结构抗弯刚度良好,卵形弹体头部越尖,侵彻性能越好。该研究可为弹体结构设计提供一定帮助。     

2 种方式装药弹丸侵彻混凝土的安全性仿真

为获得弹丸炸药装药动态响应规律,以某型号舰炮为原型,利用LS-DYNA进行原比例建模.构建圆柱形和圆台形2种装药方式的弹丸模型,对其侵彻混凝土靶板过程进行仿真,获得炸药装药应力曲线及炸药爆轰后的压力曲线.结果表明:圆柱形装药弹丸未完全穿透靶板,发生早炸;圆台形装药弹丸完全穿透靶板,未发生爆轰;圆台形装药方式可有效减小侵彻时装药与弹壳相互碰撞的机率,提高侵彻安全性.     

刚性尖头弹侵彻有限厚度金属靶板分析模型

研究了刚性尖头弹以弹速或亚弹速垂直撞击有限厚度塑性金属靶板的侵彻问题。考虑靶板背表面自由边界的影响,建立并求解不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀模型,得到弹头表面径向压力的解析解。引入临界侵彻深度和临界撞击速度概念,提出一个两阶段侵彻模型。基于有限球形空腔膨胀模型,得到临界侵彻深度的解析解和弹体运动微分方程;用Runge- Kutta法求解微分方程,得到侵彻深度和临界撞击速度的数值解。与装甲钢靶板弹道试验数据比较,表明本文理论模型与试验吻合很好。