新型多线形爆炸成型弹丸战斗部的弹丸成型及毁伤研究

为了简化工艺并提高线形爆炸成型弹丸(LEFP)的成型质量和毁伤威力,设计了一种中心起爆的新型多线形爆炸成型弹丸(MLEFP)战斗部,药型罩具有弧顶厚度小于边缘厚度的特点.通过数值模拟方法计算了弹丸的成型及飞散效应,并对药型罩进行了优化.设计了后翻转形成密实弹丸的战斗部原理样机并进行了静爆实验.模拟结果表明,在中心起爆方式下,药型罩弧顶厚度大于边缘厚度时,药型罩易前翻转形成弹丸;药型罩弧顶厚度小于边缘厚度时,药型罩易后翻转形成密实弹丸.铁材料药型罩的成型效果优于铜材料.静爆试验结果表明,MLEFP战斗部形成的弹丸可贯穿离爆炸中心2.5m处的30mm厚的45号钢板.     

药型罩参数对周向MEFP成型的影响

采用ANSYS/LSDYNA有限元软件数值模拟研究了药型罩参数对周向MEFP成型的影响.通过对成型后的集群EFP性能统计分析,得到药型罩曲率半径、壁厚和口径对周向MEFP成型性能的影响规律和参数之间的合理匹配关系.结果表明,在爆炸载荷作用下,周向MEFP装药形成的中间层EFP速度明显大于边缘上下层EFP速度;而且当药型...     

药型罩材料对JPC成型的影响

运用LS-DYNA模拟软件研究了药型罩材料对聚能杆式侵彻体(JPC)成型的影响.通过对铝、铁、铜、钽、钨JPC的统计分析,得出材料密度和延伸率对JPC头部速度、长径比等参数的影响规律.结果表明,随着从铝到钨材料密度以及延伸率的减小,JPC头部速度降低69%,长径比降低75%, 鉴于JPC的这两个参数,铜、钽是作为JPC成型的较好材料,而铜最佳,铝易断裂、易气化,铁和钨不能够得到充分拉伸,均不适合JPC的成型.对铜药型罩进行了试验验证,试验结果与模拟结果较吻合.     

基于爆炸成型弹丸(EFP)的大锥角喇叭罩成型规律

为了进一步拓展适用于爆炸成型弹丸(EFP)的药型罩结构,基于弧锥结合罩结构,提出了一种可形成密实EFP的大锥角喇叭罩。根据药型罩结构特点,分析了大锥角喇叭罩与传统弧锥结合罩和球缺罩在压垮过程中的区别和特点;运用LS-DYNA数值模拟软件,计算得到了大锥角喇叭罩的结构参数(虚拟罩高、喇叭曲率半径、圆弧曲率半径和罩厚)对EFP侵彻体速度、长度、密实度等成型参数的影响规律。结果表明,大锥角喇叭罩罩厚对侵彻体的影响主要体现在头部速度,虚拟罩高和圆弧曲率半径则决定了侵彻体长度及密实度,而喇叭曲率半径则主要影响侵彻体头部的成型状态;与传统弧锥结合罩和球缺罩形成的EFP相比,相同质量的大锥角喇叭罩形成的EFP在头部速度、长度、长径比及密实度等方面均具有一定优势,可将侵彻体密实度提高1～3.5倍,具有应用于EFP战斗部的潜力;其适用于较佳EFP成型时各结构参数的取值范围为:虚拟罩高0.14～0.16倍装药直径,喇叭曲率半径1.5倍装药直径以上,圆弧曲率半径0.4～0.8倍装药直径,罩厚0.04～0.045倍装药直径。     

爆炸成型PELE形成影响因素的数值模拟研究

为研究爆炸成型横向效应增强型侵彻体(爆炸成型PELE)的形成规律,基于一种中心点起爆的包覆式复合药型罩战斗部结构,采用AUTODYN数值模拟软件计算爆炸成型PELE形成过程;运用图像处理技术,提取侵彻体形成后的边界并计算出密实度作为衡量侵彻体形成优劣的评价依据,获得了药型罩材料、结构以及装药长径比对爆炸成型PELE形成性能的影响规律。结果表明,在中心点起爆条件下,采用变壁厚结构铁外罩、等壁厚结构铝内罩组合方式,内外罩顶厚度比为2∶3、装药长径比为0.5时,可获得密实度较高的爆炸成型PELE,其结构参数为:外罩内、外曲率半径分别为1.00D和1.15D,外罩顶厚度为0.06D,内罩内、外曲率半径均为0.42D,内罩顶厚度为0.04D。     

双锥药型罩射流成型的理论建模与分析

为了提高射流在侵彻全过程的破甲效率,设计了一种顶部小锥角、口部大锥角的双锥形药型罩;基于PER理论,利用Gurney公式和Chanteret公式联合求解药型罩压垮速度,建立了封闭的射流成型理论模型;利用理论模型和数值模拟计算并分析了40°和80°锥角单锥罩与上、下锥角分别为40°、80°双锥罩射流的成型形状和成型参数,通过数值模拟研究了双锥罩结构参数(双锥罩上锥角、上锥高占罩高的比例、罩高和壁厚)对射流头部速度和拐点速度的影响,并通过X光试验获得了双锥罩射流的成型效果。结果表明,在头部颗粒堆积点之后,单锥罩与双锥罩射流分别呈线性与双线性分布,双锥罩射流兼顾了上锥高头部速度、下锥射流直径较大的优点;当上锥角从18°增大到34°时,头部速度降低了10.4%,而拐点速度降低了25%;当双锥罩上锥高占罩高比例从30%增大到70%,头部速度增加了11.8%,拐点速度降低了19.9%;当罩高从125mm增大到155mm,头部速度增加了4.2%,拐点速度降低了11.4%;当壁厚从1.8mm增大到3.4mm,头部速度降低了8.4%,而拐点速度降低了18.4%。通过理论分析、数值模拟和X光试验结果的对比,得到三者的射流成型吻合较好。     

基于钽球缺药型罩的多模式毁伤元成型规律

为研究钽球缺药型罩毁伤元成型规律,通过爆轰波碰撞理论和马赫高度计算模型分析了起爆半径对毁伤元成型的马赫超压和马赫高度的影响;利用LS-DYNA有限元程序研究了钽球缺药型罩结构参数(内曲率半径、外曲率半径、罩壁厚)对毁伤元成型的影响。结果表明,中心单点起爆可以形成EFP,环起爆半径为0.8倍装药半径可形成杆式EFP;毁伤元速度和密实度与药型罩内曲率半径呈正相关,与药型罩外曲率半径和药型罩壁厚呈负相关,毁伤元长径比与药型罩内外曲率半径以及壁厚呈负相关;在药型罩内曲率半径R1和外曲率半径R2关系为1.04相似文献   

一种新型M形顶部结构药型罩的设计及形成射流的侵彻能力分析

在锥角药型罩结构基础上通过改变其顶部结构设计了一种新型M形顶部结构药型罩,并分析了其射流头部的形成机理;采用有限元软件ANSYS/LS-dyna对在爆轰波作用下M形顶部结构药型罩射流的形成过程,以及对45号钢板的侵彻过程进行了数值模拟,并与锥角药型罩、平顶药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸长度、杵体大小以及对45号钢板的侵彻能力进行了对比。结果表明,M形顶部结构药型罩的M形顶部结构在爆轰波作用下经二次汇聚形成了射流头部,相同装药条件下,其形成射流的头部速度相比锥角药型罩形成射流的头部速度提高约9.10%,比平顶药型罩形成的射流头部速度提高约5.56%;其侵彻深度比锥角药型罩提高约10.4%,比平顶药型罩提高约7.28%。     

10号钢和紫铜EFP侵彻性能的数值模拟及实验研究

对10号钢和紫铜材料EFP侵彻对50mm厚603均质装甲靶板的性能进行了研究。应用ANSYS/LS-DYNA软件对两种EFP的成型和侵彻靶板过程进行了数值模拟,分析了两种EFP侵彻性能差异存在的内在原因。结果表明,10号钢EFP的穿深能力小于紫铜EFP,而扩孔能力较为显著,其靶板入口尺寸约为紫铜EFP的1.5倍。认为侵彻性能的差别由材料特性、EFP形状和速度分布引起,而靶板入口大小由尾翼大小决定。     

内置敏感器件的结构参数对偏心罩EFP成型的影响

为提高爆炸成型弹丸(EFP)的侵彻能力,采用AUTUDYN数值计算软件研究了内置敏感器件结构参数对EFP成型的影响规律,并通过典型末敏弹EFP战斗部侵彻靶板试验对计算模型的可靠性进行了验证。结果表明,敏感器件高度由0.15倍装药高度增加到0.50倍时,成型EFP速度增加1.29%,长径比减小30.9%;敏感器件直径由0.3倍装药直径增加到0.8倍装药直径时,成型EFP速度减小5.14%,长径比减小17.5%;随着敏感器件距起爆点距离由0.1倍装药高度增加到0.55倍时,成型后EFP的速度与长径比先减小后增加,且低值都出现在0.35倍装药高度处;对于阶梯形敏感器件,敏感器件直径比由0.4增加到1.0时,EFP速度减小3.2%,长径比增加39.1%;敏感器件高度比由0.4增加到1.0时,EFP速度减小4.2%,长径比增加38.4%。     

多模LEFP成型机理与侵彻威力研究

为研究多模3种毁伤元的成型特点和侵彻威力,建立了多点起爆LEFP数值模拟模型,用LS-DYNA软件模拟了一端起爆、中心起爆和两端同时起爆3种起爆方式下LEFP成型过程。利用威力试验,测试了3种起爆方式下靶板的切口形态和侵彻深度,讨论了3种毁伤元在不同炸高下侵彻能力的差异。数值模拟结果表明,一端和中心起爆侵彻体呈线性,在大炸高下易飞散;两端同时起爆时,根据爆轰波对撞理论,两个爆轰波对撞产生超压,形成高速侵彻体,在大炸高下仍具有较强的毁伤威力。同时根据3种基本毁伤元成型特点,可在装药上设置多个起爆点,通过控制起爆点数量、位置和时序形成不同数量、速度和飞散方向的高速EFP毁伤元。实验结果表明,侵彻深度符合数值模拟的侵彻体形成规律。     

线形EFP药型罩设计

为提高多EFP战斗部单位面积上的弹丸个数,提出了一种新型EFP--线形EFP,并探索了新型EFP药型罩的设计方法和毁伤效应.参考常规EFP药型罩设计方法,设计了不同形状和不同材料的线形EFP药型罩,并通过数值仿真和试验比较了线形EFP药型罩顶点厚度、形状和材料以及相邻两条预控刻槽间的圆心角对线形EFP成行性和穿甲能力的影响.结果表明,将线形EFP药型罩用于多EFP战斗部可使防空反导型战斗部对钢板的侵彻能力提高到25mm.     

双层药型罩射流形成的理论建模与分析

为了研究爆轰产物作用下双层药型罩的射流形成过程,应用PER理论拓展建立了双层药型罩成型装药点起爆时射流形成的分析模型.为获得爆轰波与双层药型罩的相互作用关系,通过数值模拟方法,得到了Defourneaux经验常数与爆轰波入射角的关系,并推导了双层药型罩当量密度公式.将射流形成的分析模型结果与数值模拟结果进行对比,验证了分析模型的合理性.使用分析模型研究了双层药型罩结构参数对射流形成的影响规律,为双层药型罩的结构设计提供了理论依据.     

环形EFP的形成和侵彻效应

设计了两种可形成环形弹丸的装药结构--环锥形和环球形EFP.通过数值模拟和破甲试验,对环形弹丸的形成和侵彻靶板的特点进行了研究.结果表明,通过使药型罩由中心向外翻转,两种方案都可在0.5～2.0倍炸高范围内形成环形弹丸,侵彻孔径可达1倍装药口径,穿深可达0.3倍装药口径.相对于环锥形EFP,环球形EFP产生的环形弹丸更完整,稳定时间更长,侵彻靶板的效果更好.与普通EFP和环形射流相比,虽然环形EFP的穿深小,但开孔孔径很大,这为串联战斗部的前级装药设计提供了一种新的技术途径.     

周向MLEFP成型过程的数值计算

为提高周向多线性爆炸成型弹丸的毁伤性能,用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对周向MLEFP成型过程进行计算。通过对成型后LEFP性能的统计分析,得出装药长径比对周向MLEFP成型性能的影响规律。结果表明,在爆炸载荷作用下,周向MLEFP装药结构能够在四个方向上形成具有一定速度和长度的线性爆炸成型弹丸,可以实现从四周进行近距离拦截和引爆来袭导弹、毁伤轻型装甲目标的目的;当装药长径比取1.0≤L/D≤1.5时,形成的LEFP速度高,密实度好,集群毁伤效能好。     

AP对炸药空中爆炸参数的影响

为研究AP对炸药空中爆炸性能的影响,在RDX和HMX基混合炸药和含铝炸药中添加AP,并进行了空中爆炸性能试验.从冲击波超压、爆炸火球的最大半径及火球持续时间、爆炸场温度等方面分析了AP对炸药空中爆炸性能的影响.结果表明,AP对空中爆炸冲击波超压的影响与主炸药的种类有关,加入AP后,混合炸药的冲击波超压降低,含铝炸药的冲击波超压增大;随着AP含量的增加,最大火球半径和火球持续时间及爆炸场温度都减小.