定向战斗部破片飞散的数值模拟与试验研究

利用数值模拟方法对展开型定向战斗部的破片飞散过程进行研究,获得了破片数目和速度的分布规律,对比分析了不同展开姿态对破片飞散区域的影响特性,总结得到了最优展开姿态的取值范围,并通过静爆试验验证了数值模拟结果的准确性。研究结果验证了展开型定向战斗部具有较高的定向毁伤效能,为战斗部展开过程及二次起爆设计提供了重要的参考依据。     

菱形破片战斗部成型的数值模拟与毁伤效果研究

以内刻V形槽战斗部圆柱壳体为研究对象,针对矩形破片战斗部产生破片连片的不足,设计并优化了菱形破片战斗部,利用LS-DYNA有限元软件对壳体膨胀破裂与破片形成过程进行了数值模拟,分析了战斗部壳体的断裂过程、破片速度的衰减、有效单个破片的个数。对单个破片进行毁伤效果模拟计算,并通过静爆试验进行了验证。结果证明:内刻V形槽菱形破片战斗部壳体膨胀破碎形成的破片连片率极低,有效单个破片数量多,初速高,并可以在7 m处有效侵彻8 mm 厚的Q235钢靶,试验与数值模拟结果相吻合。     

模拟破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合作用的等效试验方法

破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合毁伤作用下目标结构的毁伤特性、防护效能等是当前防护领域的热点和难点,但目前的试验研究手段和方法存在不足,为此,提出采用等效缩比战斗部(其原理为炸药爆炸驱动预制破片分散)来模拟破片杀伤战斗部,可作为进行空爆冲击波与高速破片群对防护结构的联合毁伤作用的实验方法。在确定防御目标战斗部、防御目标弹丸和几何缩尺比的基础上,根据爆炸力学相关经验公式,提出了求解等效缩比战斗部的装药和预制破片的相关参数的等效计算方法。该等效试验方法考虑了多破片侵彻的增强效应以及与爆炸冲击波的联合毁伤增强效应,且等效计算方法参数较少、简单实用。     

不同当量TNT爆炸驱动能力模拟数值仿真研究

战斗部爆炸时会产生诸多毁伤元,爆炸破片是其主要的毁伤参量之一,其中破片的飞行速度是评价破片毁伤威力大小的重要指标,研究战斗部爆炸驱动破片能力对于评价战斗部毁伤威力具有重要意义.利用AUTODYN建立不同TNT当量爆炸驱动破片能力的数值仿真模型进行实验研究.建立相应爆炸驱动装置模型,设置TNT当量分别为34 g,50 g...     

战斗部外爆对舰船毁伤快速评估算法

为对舰船在战斗部外爆时破片和冲击波的毁伤进行快速评估,建立快速仿真算法。通过分析目标各部件和战斗部起爆点的相对位置关系,结合经验公式,计算舰船在战斗部外爆加载时的超压分布。模拟仿真战斗部外爆时的破片场,使用射击线方法,计算破片对舰船的侵彻毁伤。使用C++和glut库,实现仿真场景的三维漫游,给出有关的毁伤图像。     

破片和冲击波对相控阵雷达天线罩的复合毁伤研究

研究相控阵雷达天线罩在破片与冲击波联合作用下的复合毁伤效应规律。利用非线性显式动力学程序AUTODYN,建立了密度为100个/m2的钨破片侵彻相控阵雷达天线罩等效靶板的有限元模型,并在模型中采用Analytical blast方法模拟爆炸冲击波对目标结构的球面加载方式。考察了破片先于冲击波到达目标结构对天线罩等效靶板的复合毁伤,分别对靶板的破片侵彻和预先打孔的两种不同毁伤方式进行仿真计算,并与试验结果进行了比较。结果表明:数值模拟中单个破片侵彻靶板的穿孔口径与比试验值大2 mm;数值模拟中复合毁伤时破片侵彻比预制孔靶板的有效应变大0.175,天线罩整体毁伤程度更为显著,接近试验结果。该模型为破片和冲击波联合作用下对目标结构的复合毁伤仿真计算研究提供了一种新方法。     

杀爆战斗部相关作用场的毁伤效能研究

破片和冲击波作为杀爆战斗部的两种主要毁伤元素,对目标的毁伤形式不尽相同。以杀爆弹为研究对象,在不同工况下,通过LS-DYNA动力学软件,对杀爆相关作用场的毁伤效能进行研究,并将其毁伤效能与单独冲击波作用进行对比,得到了如下结论:杀爆相关作用场的毁伤效能较单独冲击波作用有较大提升;TNT当量的增加对杀爆相关作用有较大的增益;杀爆战斗部相关作用场的毁伤效能随着预开孔间距的增大而减小。     

基于Gurney公式的半预制破片飞散特性研究

半预制破片战斗部是便携防空导弹常见战斗部之一,预控破片的飞散特性是衡量其杀伤效能的重要指标。鉴于目前没有关于半预制破片战斗部破片初速度的精确计算公式,以某型半预制破片战斗部实际结构为基础,应用爆轰波传播理论和Gurney假设对半预制破片初速进行理论预测,通过壳体内表面冲量与破片初速沿轴向分布的等比关系得到破片初速度的经验值,并运用有限元动力分析软件LS-DYNA,对某型半预制破片战斗部破片初速度沿轴向分布情况进行数值模拟。模拟分析表明,仿真结果与修正后的理论公式基本一致,验证了算法的正确性。     

串联战斗部前级的环形切割器优化设计

为提高导弹的毁伤能力,拟在战斗部前端加装环形切割器。通过数值模拟对环形切割器进行了优化设计,通过靶场试验对环形切割器的毁伤效果进行了检验。结果表明,优化设计的环形切割器对80mm厚靶板切割效果显著,环形切割器在30°攻角下对40mm靶板具有很强的切割效果。研究结论为新型串联战斗部的设计提供了参考。     

可瞄准预制破片战斗部数值模拟与试验研究

摘 要：利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对可瞄准战斗部变形过程与破片飞散过程进行数值模拟研究,获得破片初速、飞散角及不同距离处的破片密度,并通过样弹静爆试验对可瞄准战斗部设计进行验证研究。研究发现,可瞄准战斗部具有较高的破片初速、较固定的破片飞散角以及较高的破片密度,在导弹满足远距离精确探测并精确给出弹目交会时目标方位的情形下,未来防空导弹战斗部上可优先采用可瞄准战斗部。     

药型罩锥角对破片飞散的影响

为了研究药型罩锥角对某小长径比多功能战斗部破片飞散的影响，利用ANSYS/LS-DYNA模拟了不同的药型罩锥角条件下破片飞散速度和破片飞散角的变化。仿真结果表明:破片的整体飞散速度随着药型罩锥角的增大而增加，锥角每增大10°，破片整体飞散速度增加2%，因此破片杀伤威力得到提高；破片飞散角度随着药型罩锥角的增加会略微增大，提升破片对目标的杀伤面积，且破片飞散角度会整体向上偏移。后续通过静爆试验验证了数值模拟结果的准确性。可为小长径比多功能战斗部在调整破片杀伤威力方面的研究提供参考。     

串联战斗部前级的环形切割器优化设计

为提高导弹的毁伤能力,拟在战斗部前端加装环形切割器.通过数值模拟对环形切割器进行了优化设计,通过靶场试验对环形切割器的毁伤效果进行了检验.结果表明,优化设计的环形切割器对80mm厚靶板切割效果显著,环形切割器在30°攻角下对40mm靶板具有很强的切割效果.研究结论为新型串联战斗部的设计提供了参考.     

舰载超近程反导弹药冲击引爆战斗部的研究

建立了舰载超近程反导智能弹药毁伤元撞击反舰导弹战斗部的理论模型和有限元模型,计算了不同速度下舰载超近程反导智能弹药毁伤元冲击引爆反舰导弹战斗部的可能性,然后利用有限元方法进行了仿真计算,仿真结果与理论分析吻合较好。研究结果表明:当毁伤元材料采用93#钨、速度大于1.80km/s时,撞击产生的冲击波压力理论计算值和数值模拟结果均大于5.63GPa,说明舰载超近程反导智能弹药毁伤元的高速撞击可以引爆加装Comp.B炸药的反舰导弹战斗部。     

立方形钨破片穿甲效应的数值模拟与试验

为探寻立方形钨破片着靶姿态对其穿甲效应的影响规律,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件和战斗部地面静爆试验相结合的方法,研究了破片以不同姿态正、斜撞击靶板时,破片的剩余速度、剩余动能和靶板损伤面积的变化规律。结果表明:正撞击时,不同姿态下破片剩余速度和靶板损伤面积相差较小,破片剩余动能变化稍大;斜撞击时,不同姿态下的3种参数与着角θ变化规律基本一致,面着靶靶板损伤面积最小,尖角着靶破片剩余速度和剩余动能最高,跳飞角度更大。研究结果对破片式杀伤战斗部设计和毁伤威力评估具有重要的参考意义。     

复合材质杆式射流侵彻水下目标的数值模拟

为了实现聚能战斗部对水下目标的高效毁伤,在传统聚能战斗部的基础上设计了一种采用不同材料的球缺罩与偏心亚半球形罩组合的聚能战斗部。阐述了复合材质组合式聚能战斗部的结构设计及作用原理,利用有限元软件AUTODYN数值模拟了其成型及侵彻水下靶板的过程,并与传统的偏心亚半球缺式和单一材质组合式战斗部的毁伤效果进行了对比。研究表明,复合材质组合式战斗部形成的前级杆式射流侵彻水介质过程中可以为后级杆式射流开辟无耗能通道;在相同炸高下,侵彻相同厚度的水介质与靶板后,与传统杆式射流相比,复合材质杆式射流的动能衰减率最小,剩余动能提升了28.59%。该复合材质组合式聚能战斗部可以实现对水下目标的高效毁伤。