破片动态飞散速度的计算

导弹攻击TBM等目标时,在中低空遭遇、大脱靶量、高相对速度情况下,战斗部爆炸后破片动态飞散弹道出现弯曲甚至存在多值问题,以往不考虑这一情况的有关破片动态飞散速度的计算模型已不适用.为此,建立了考虑破片弹道弯曲及多值问题,且适用于任意遭遇情况的导弹战斗部破片动态飞散速度计算模型.模型采用了计算机数值搜索求解方法,解决了复杂弹目交会情况下无法获得飞散速度的解析表达式的问题.利用两个算例,对建立的模型进行了验证,仿真计算结果与实际一致,表明模型是合理、正确的.     

基于数值模拟方法的中心起爆战斗部破片动态飞散特性研究

针对中心点起爆方式战斗部破片毁伤区域的预测问题，以破片动力学基本方程为基础，同时考虑破片速度沿战斗部轴向变化以及破片飞散方向等影响因素，采用数值模拟方法对战斗部破片在不同时刻、不同工况破片速度与破片空间分布的动态飞散特性开展研究。研究表明：破片动态飞散场呈现对称于弹体纵轴的空心锥结构；随着飞散时间的增加，破片径向速度逐渐减小，飞散半径逐渐增大，破片场形状则由弧形向U形转变；并且对于质量8 g的立方体破片，当破片飞散46.5 ms后，对轻型装甲目标仍具有毁伤能力；破片初始飞散速度相同，增大破片质量可以提高破片场的飞散范围，增强破片存速能力。该研究成果可为目标高效毁伤以及引战一体化设计提供依据。     

基于战斗部微圆柱分析的破片飞散特性研究

基于战斗部的微圆柱方法分析了一端起爆情况下爆轰波对破片微元的驱动飞散机理。通过联合同样基于战斗部微圆柱的破片初速端部修正方法,得到了一种基于微圆柱的破片飞散方向沿战斗部轴线分布的计算方法。并基于扇形靶板及经纬度试验测试分析方法,开展了战斗部破片飞散方向的试验研究。验证了该基于微圆柱的战斗部破片飞散方向计算方法的准确性。破片飞散特性研究对于深入开展战斗部破片飞散方向的控制与应用研究提供了重要的参考依据。     

可变形战斗部破片增益研究

通过试验得到可变形战斗部破片飞散分布规律,运用LS-DYNA对可变形战斗部变形和爆轰驱动破片飞散过程进行数值模拟,得到与试验吻合较好的结果;对相同结构口径的偏心起爆战斗部、周向均匀战斗部的爆轰驱动破片飞散过程进行了数值模拟。结果表明,在给定破片飞散角度内可变形战斗部整体性能优于偏心起爆战斗部。     

定向战斗部破片飞散方向控制技术研究

定向战斗部是有效提高目标飞散方向上破片飞散密度的有效方式之一,分析介绍了偏心起爆定向战斗部破片的径向飞散控制、轴线角度及轴线展开控制所需的起爆点数量、位置及起爆时序等问题。分析结果表明,与中心点起爆圆柱形战斗部相比。采用三维定向飞散控制技术可以使飞向目标的破片密度提高1～3倍,同时破片速度增大,大幅度提高战斗部的毁伤效能。     

D型预制破片战斗部破片飞散过程的数值模拟

在试验的基础上结合有限元计算软件LS-DYNA,采用Lagrange算法对D型战斗部破片飞散及破片毁伤靶板的过程进行了数值模拟,分析研究了D型双层壳体预制破片战斗部破片飞散的特性。与试验结果及ALE算法计算结果的比较表明,采用Lagrange算法模拟预制破片战斗部的破片飞散过程更具合理性和有效性。     

破片弹道弯曲情况下动态飞散密度计算

原认为导弹战斗部破片相对目标的飞行弹道为直线,实际上,破片相对目标的飞行弹道为曲线．以导弹战斗部破片相对目标直线飞行为前景,计算破片相对目标的飞散密度的计算公式已经不准确．为此,指导了以破片弹道弯曲为前提的动态飞散密度计算公式．通过算例,对建立的模型进行了验证,仿真计算结果与实际一致．     

引信战斗部一体化设计的数学模型

引信战斗部一体化设计是一个多维优化设计问题。文中根据引信战斗部一体化设计的分析流程以及各设计变量的关系,提出了目标拦截点、破片动态飞散特性、命中目标破片数的分析方法,建立了引信战斗部一体化设计的数学模型,为引信战斗部系统的总体优化设计奠定了基础。     

预制破片战斗部对空中目标的动态毁伤威力仿真

为有效评估预制破片战斗部的毁伤效能,文中针对空中目标进行了动态毁伤威力研究。根据预制破片战斗部的结构特点,从爆炸瞬间的运动初始状态出发,建立了破片群的空间运动模型,并基于Matlab仿真得到了确定时刻对应的破片群空间分布规律及其相应的破片状态。结果表明,在总质量一定的前提下,Ф5mm的预制破片的装填数量多,爆炸初速和动态飞散角大,并且在15ms后飞行距离较远。仿真结果可以为该型预制破片战斗部的总体优化提供理论依据。     

曲率半径对聚焦战斗部影响的数值仿真

针对侧表面曲率半径对破片聚焦战斗部飞散规律的影响,对不同曲率半径的预制破片聚焦战斗部的形成 及飞散过程进行数值模拟。应用数值模拟的方式,构建聚焦战斗部有限元模型,给出了不同曲率半径下预制破片形 成聚焦带的过程,通过破片飞散分布及速度分析,找出曲率半径对破片速度、破片密集度的影响规律。仿真结果表 明：侧表面曲率半径越大则破片初速越大,破片密集度降低;随着曲率半径的增大,破片速度的增长率逐渐减小。 该计算结果可为预制式聚焦战斗部的设计提供参考。     

防空导弹战斗部破片飞散运动的仿真分析

在分析防空导弹战斗部破片飞散特性的基础上,建立了破片飞散运动模型及求解模型.通过对实例的三维仿真,得出了破片的空间飞散特性和散落区域.这种通过仿真分析防空导弹战斗部破片飞散特性的方法为定量计算防空导弹射击禁区和提高防空导弹引战配合效率提供了一种理论依据.     

一种破片侧向飞散参量的工程计算模型

为建立柱形战斗部破片飞散参量的计算模型,考虑长径比和破片类型的影响修正Gurney公式构建了战斗部破片初速的轴向分布模型,修正Shapiro公式构建了精度较高的破片偏转角模型,所建模型计算值与实验结果吻合较好,优于现有计算模型.     

基于OPENGL的自然破片战斗部爆破场视景仿真

防空导弹战斗部破片毁伤评估中,研究破片场的飞散形态和规律,确定对飞机威胁因子,评价飞机生存性大小,为ABDR提供必要理论基础.文章采用破片射击迹线模型,建立了破片的质量、速度、飞散方位角和飞散方向角的数学模型,在Visual C++环境下调用OPENGL库函数,实现了对自然破片战斗部爆破场的视景仿真.     

基于ALE方法的预制破片战斗部数值研究

为了研究杀伤破片场的分布规律,采用ALE方法对预制破片战斗部在空气中的爆炸效应进行了数值研究。建立单层离散破片的战斗部有限元模型,对压力场的分布规律、破片的飞散特性进行了数值计算,并根据模拟结果拟合了破片的分布密度函数。计算结果与实验结果一致性很好,表明:采用该方法模拟预制破片战斗部的破片飞散过程具合理性和有效性。     

一种异面棱柱战斗部威力特性的数值模拟

为了提高战斗部在不同弹目交会距离下的毁伤概率,模拟了一种平面和凸面交错布置的异面棱柱战斗部结构,分析了不同面上所形成破片束的飞散形态和威力参数。研究结果表明,该结构战斗部可以形成两种威力特性的破片束,即速度高而飞散角小的破片束和速度低而覆盖范围大的破片束,可分别用于打击不同弹目距离下的目标;偏心多点起爆可提高平面破片平均速度21.68%,减小飞散角3.38°,在提高起爆点对侧破片威力的同时不改变异面战斗部可形成两种不同威力破片束的性质;侧向两线起爆在保证破片速度不降低的情况下可获得4.94°的平面破片束偏转角,高于其它起爆方式,可在大弹目交会距离下实现对目标的末端瞄准,提高目标毁伤概率。     

圆弧杆球交错组合破片战斗部破片飞散特性数值模拟

为了进一步提高战斗部的毁伤能力,进而比较了同一战斗部上相同体积的两种形状的破片,运用AN-SYS/LS-DYNA对该战斗部进行了飞散特性数值模拟.分析了交错排列和不同形状对战斗部爆炸破片的速率以及破片形成空间状态的影响.模拟结果表明:圆弧杆破片的平均速率最大,球破片平均速率最小;在任一时刻破片飞散,整体表现均为预制破片球形成的“体”杀伤和圆心角为30°的圆弧杆形成的“体”杀伤组合成的复合“体”杀伤,模拟结果可为战斗部的设计提供了有益的参考.     

定向驱动预制破片战斗部数值模拟与试验

为研究预制破片在炸药驱动下的飞散情况,使毁伤单元朝指定方向集中飞散,形成毁伤元素增益区,以提高预定区域的杀伤威力。以某火箭战斗部为平台,设计了炸药柱与钨球结合的定向战斗部结构。利用LS-DYNA软件对爆炸驱动预制破片战斗部威力进行了数值模拟,获得了钨球的速度和空间分布规律。设计了试验方案并进行了靶场试验。通过与模拟结果比较,证明二者基本一致,可为定向战斗部的设计和模拟计算提供参考。     

破片式战斗部优化设计技术研究

侧重研究了破片式战斗部装药外形的优化设计技术。提出了装药外形与破片飞散特性（如破片飞散角，分布带宽等）之间的数学描述；建立了圆弧和对数螺线装药外形母线与战斗部其他设计参数间的数学模型。在假定约束条件下，优化设计了破片了聚焦式战斗部的结构参数；静爆试验结果表明，破片分布与理论计算吻合较好。     

展开角度及起爆位置对轴向展开式定向战斗部性能的影响

为了研究轴向展开式定向战斗部的毁伤效能,采用AUTODYN软件系统分析了展开角度及起爆位置对轴向展开式定向战斗部破片性能的影响,获得了战斗部轴向展开角度及起爆位置对形成破片质量分布、飞散速度及飞散角的影响规律。结果表明,前向爆炸成型弹丸(EFP)速度随轴向展开角增大而逐渐减小。而EFP长径比增加,翼径比为4.2左右,战斗部轴向展开角的增大可提高有效破片质量百分比,破片最大飞散速度出现在距起爆端约33.33%处,起爆位置在装药外侧时战斗部的有效破片百分比达67.57%;选取战斗部的轴向展开角度为60°左右,且起爆点位于最外侧,可实现轴向展开式定向战斗部定向与汇聚打击的高效毁伤功能。     

波束定角引信启动角设计

在引战系统总体设计阶段,如何进行引信和战斗部总体指标协调匹配设计,是需要认真研究和探讨的问题。文中对破片杀伤式战斗部和波束定角引信,建立了破片动态飞散模型和引信启动角模型,以最佳引战配合为中心,进行引信战斗部一体化设计,提出了引信启动角设计方法。仿真计算及工程实际表明,此方法可有效解决引战系统总体设计阶段引信和战斗部协调匹配和综合优化问题。