掠飞攻顶反坦克破甲战斗部的动态特性研究

为提高掠飞攻顶反坦克破甲战斗部的侵彻威力,利用仿真软件对掠飞类破甲战斗部的动破甲过程进行数值模拟,在一定的大炸高下,分析了杆式射流的侵彻特性随破甲战斗部的斜置角和横向速度的变化。结果表明:掠飞类破甲战斗部侵彻靶板时存在涂抹效应;破甲战斗部的横向速度在0～200 m/s的速度范围内,设置斜置角可以实现动破甲的威力补偿,横向速度越大,最佳斜置角也应越大;破甲战斗部的斜置角一定,横向速度越大,射流动破甲时的能量损耗越大,横向速度达到300 m/s时,设置斜置角不能实现动破甲的威力补偿。对仿真结果进行了初步试验验证,结果可为掠飞类破甲战斗部研制提供参考。     

聚能破甲战斗部头螺凹槽结构

针对现有聚能破甲战斗部在打击装甲目标过程中,金属射流所经过的弹体头螺内腔狭窄,射流损伤较大的问题,提出了聚能破甲战斗部头螺凹槽结构。该结构利用破甲过程中凹槽的形变扩大头螺内腔口部尺寸,从而改善射流通道的通透性,使得高速射流能够稳定地通过头螺内腔。仿真与试验验证表明,该结构能够有效增加聚能战斗部的动破甲威力,使得战斗部穿透厚180 mm的钢靶后,后效靶的平均穿透数由3层提高到6.2层,并且具备打击220 mm厚钢靶的能力。     

弹丸侵彻装甲钢板过载特性数值模拟

利用LSDYNA3D软件,研究了弹丸侵彻装甲钢板的过载特性,针对几种典型的弹丸初速度、着角以及靶板厚度进行了模拟计算,得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线,分析结果表明着速、着角及靶厚对侵彻过载有很大影响,为硬目标侵彻引信的设计及装甲防护技术提供了参考.     

炸高对炮射导弹破甲威力影响数值仿真

炮射导弹主要采用破甲战斗部高速金属射流侵彻毁伤目标;当材料、结构、尺寸等参数确定后,影响战斗部破甲威力的主要因素为炸高;以某型炮射导弹为研究对象,利用Ansys-Autodyn 2D有限元仿真软件构建炮射导弹战斗部模型,设定五组炸高对战斗部侵彻靶板过程分别进行仿真,得到炮射导弹的有利炸高为其战斗部直径的1.90~2.53倍。     

尾翼弹碰击薄弱目标前冲过载系数变化规律

为了给尾翼弹引信设计提供参考,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对弹丸以不同着角碰击不同材质、不同厚度的薄弱目标过程进行数值仿真研究。仿真结果表明:弹丸碰击薄弱目标的前冲过载系数值在某一特定着角时达到最大值,靶板材质和靶板厚度不同这一特定着角值也不同。超口径尾翼弹碰靶着角较大时,其最大前冲过载系数出现在尾翼穿过靶板时,而不是出现在头部侵彻靶板时。射击试验结果表明:根据上述仿真结果设计的引信惯性触发开关能够满足钝感度、弹道安全性以及擦地炸作用率要求。     

不同聚能装药水下作用效果的对比分析

为研究不同聚能装药在水下的爆炸成型运动规律以及鱼雷接触与非接触爆炸时对靶板穿孔孔径的影响,在考虑水下压力的条件下利用非线性动力学软件AUTODYN-2D对不同聚能装药水下作用进行数值仿真研究。结果表明:在水下阻力的作用下,普通射流与杆式射流头部会被侵蚀而有所损失,爆炸成型弹丸自身的变形较严重,普通射流头部速度衰减最快,杆式射流次之,爆炸成型弹丸最慢;不论是接触爆炸还是非接触爆炸,杆式射流侵彻靶板的孔径要大于普通射流,爆炸成型弹丸对靶板的穿孔孔径要大于前两者;当鱼雷非接触爆炸时,随着水介质厚度的增大,普通射流与杆式射流侵彻靶板的孔径逐渐减小,而爆炸成型弹丸侵彻靶板的孔径会先增大后减小。研究结果对于聚能型鱼雷战斗部的设计与提高鱼雷战斗部毁伤威力具有一定参考价值。     

侵彻角对杆式射流侵彻移动靶板影响的数值模拟

为了为反深侵彻钻地武器的设计提供参考,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了不同侵彻角下杆式射流侵彻不同速度移动靶板的有限元模型,并进行数值模拟.结果表明,侵彻角一定时,随靶板移动速度增加,杆式射流侵彻能力逐渐降低;当靶板移动速度不大时,杆式射流对靶板的正侵彻毁伤能力优于迎击拦截和追击毁伤能力;当靶板移动速度很大时,杆式射流对靶板的迎击拦截能力优于正侵彻毁伤和追击毁伤能力.研究结果证明破甲战斗部应用于反深侵彻钻地武器的设计上具有一定的可行性,且拦截毁伤效果较好.     

硅锰装甲钢破甲弹坑宏观和微观分析

借助于冶金分析方法研究了硅锰装甲钢薄靶破甲弹坑的宏观和微观特征。研究表明，由于应力波的传播在射流侵彻前沿形成较多的损伤（层裂），因此射流在已受损的靶材上很容易侵彻；尽管破甲机制仍主要是侵彻和摩擦，但作用的时间短未能在孔壁附近形成白层和其相应结构，而且在穿孔后射流的动能仍较高而很少沉积在孔壁上。     

聚能射流对厚壁移动靶的侵彻理论与数值模拟分析

为有效拦截摧毁来袭大壁厚高速运动的导弹和钻地弹,提出了一种采用破甲战斗部的攻击模式。基于虚拟源点理论并采用微元法,将射流微元与厚壁移动靶板的相互作用过程分为两个阶段： 第一阶段,射流微元在侵彻过程中不受靶板侧向力干扰,分析了该过程侵彻深度和孔径的变化规律;第二阶段,射流在侵彻过程中受到靶板的侧向干扰,建立了射流受干扰时的横向漂移速度及受干扰射流的侵彻深度等理论模型。为验证理论模型的正确性,设计了一种40 mm口径聚能装药,通过有限元软件LS-DYNA分析了聚能射流垂直侵彻不同移动速度靶板（0~600 m/s）的侵彻深度及孔径变化规律,同时结合Marmor等^\[17\]的试验数据,与所建理论模型计算结果进行对比。结果表明：破甲战斗部是对付高速运动厚壁战斗部的有效手段,所建理论模型可精确地计算出射流微元在各个阶段的运动状态,从而获得总侵彻深度随靶板运动速度变化的规律;靶板运动速度越高,无干扰侵彻阶段经历时间越短,射流受干扰程度越明显,破甲深度与扩孔孔径也越小。     

模拟爆炸成形弹丸对大间隔靶的侵彻实验研究

为考察爆炸成形弹丸(EFP)的飞行特性及侵彻威力，用火炮发射长径比为1．5的钢EFP模拟弹丸，其着靶速度在1300m/s左右。对大间隔的多层A3薄钢靶板进行侵彻，利用高速摄影了EFP在靶间飞行姿态变化，对其侵彻过程及机理进行了分析，实验结果和分析表明，所设计的EFP具有较为理想的飞行稳定性，对多层间隔靶的侵彻能力强，为设计攻击舰艇等装甲目标的战斗部提供了较重要的参数。     

大炸高下爆炸成型弹丸的试验研究

为进一步优化设计EFP战斗部,试验研究了3种不同药型罩壁厚的EFP战斗部在大炸高下的飞行稳定性能和侵彻威力情况,对比分析穿过纱网靶后留下的孔形及对装甲钢靶板的侵彻效果,并通过仿真计算进行验证。结果表明：药型罩壁厚为0.046D k时形成的EFP不仅飞行稳定性好,且穿透了一定厚度的装甲钢靶板,试验结果与仿真结果吻合较好。     

头部形状和着角对弹丸碰击薄目标前冲过载系数仿真研究

为了为引信惯性触发装置设计提供参考,利用LS-DYNA软件对头部不同形状的弹丸以不同着角碰击薄目标过程进行数值仿真研究,得到了头部不同形状的弹丸以不同着角碰击不同薄目标时的最大前冲过载系数。研究表明:弹丸前冲过载系数最大值并不是在正碰靶的情况下,而是对应某一小着角,靶板材质和厚度不同该着角也不同,应考虑弹丸攻角和立靶误差导致的着角变化对引信惯性触发灵敏度和钝感度性能的影响。头部形状不同,弹丸碰靶前冲过载系数差异较大,因此弹头形状设计应综合考虑气动力特性与引信碰靶前冲环境之需。     

杆式射流侵彻钢筋混凝土试验研究

对于破爆式串联战斗部前级装药,如何兼顾侵彻深度和开孔孔径,是此类战斗部设计的关键问题。为了研究药型罩材料密度对杆式射流侵彻性能的影响,采用偏心亚半球聚能装药结构,进行了侵彻钢筋混凝土的试验研究。以侵彻钢靶作为对比试验,验证杆式射流整体侵彻规律并进行相关标定。研究结果表明,杆式射流对混凝土开孔的孔径随着药型罩材料密度的下降而逐渐增大。与紫铜射流相比,钛合金射流在保证一定侵彻深度的条件下开孔孔径提高约20%,因此钛合金是较为理想的聚能攻坚战斗部药型罩材料。试验结果及相关数据所展现的不同密度杆式射流侵彻能力大体相同,但钢类均质材料靶板无法体现钢筋混凝土内部出现的细节问题。虽然针对装甲目标的破甲弹等武器装备的设计理论较为完善,但不能完全作为聚能战斗部设计的理论依据。     

星锥状药型罩形成射流侵彻混凝土的数值模拟

为了提高串联随进战斗部前级聚能装药结构对混凝土介质的破坏威力.文中利用LS-DYNA有限元分析软件对一种星锥状药型罩聚能装药结构形成射流侵彻混凝土靶板的过程进行数值模拟,分析了其成型过程以及对混凝土靶板的侵彻结果.通过与传统单锥状药型罩聚能装药结构形成射流侵彻混凝土靶板数值模拟结果的对比,表明由星锥状药型罩所形成的射流对混凝土靶板具有更强的破坏能力.为新型复合战斗部的前级聚能装药结构设计提供了依据.     

一种双药型罩形成侵彻体的数值模拟

为研究新型聚能装药结构在串联战斗部前级的应用,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,分别选取混凝土和钢板作为侵彻目标,模拟侵彻体成型过程,得到存在一定速度差的两段侵彻体,一种是高速无杵体直径较小的高速射流,另一种是速度低直径较大的杆式侵彻体。结果表明:当侵彻混凝土靶板时,新结构开孔孔径增大27.3%,穿透了混凝土靶板且剩余速度为2 831 m/s,而普通结构药型罩穿透时剩余速度为1 523 m/s;当侵彻钢质靶板时,新结构开孔孔径增大40%,穿透钢质靶板且后段射流形态完整,其剩余速度为1 989 m/s,普通结构则未能穿透靶板。研究结果为串联战斗部前级装药提供一种新的选择,提升了侵彻能力。     

某电力引信简介

电力引信已广泛用于第二代反坦克导弹或火箭破甲弹上。它是利用弹上热电池或弹在发射时本身机构产生的电脉冲,通过电路对引信上电容器充电,当碰目标后,弹上头部碰合开关闭合,电容器放电作为引信的起爆或点火的能源,使装在战斗部底上的引信作用,达到战斗部爆炸,形成聚能破甲,使弹适时可靠地击毁装甲目标或落地爆炸。     

基于赋权灰色关联分析的药型罩的结构优化

为研究圆锥形药型罩的锥角、锥径、壁厚3个参数对聚能射流效果的影响程度并优化药型罩结构,设计三因素四水平的正交试验,采用ABAQUS软件对聚能射流破甲进行仿真模拟,利用赋权灰色关联法分析射流破甲正交试验结果,得到药型罩的锥角、锥径、壁厚与射流破甲效果的关联度。结果表明：锥角对聚能射流破甲效果影响最大,锥径、壁厚的影响次之。最佳聚能射流破甲效果的药型罩参数组合为：圆锥角61.2°、圆锥半径18 mm、壁厚1.05 mm。最佳参数组合下,聚能金属射流最大速度为5855 m∙s^-1,侵彻靶板深度为59.43 mm,侵彻靶板开口直径为8.24 mm。研究结果可为聚能射流的侵彻应用提供相关理论指导。     

論破甲战斗部

通常,人们把用于各种弹药——火箭弹和导弹等靠聚能破甲的空心装药部分称为破甲战斗部,而在用于一般炮弹上时就统称之为破甲弹。破甲战斗部的有效性和威力如何,直接关系着反坦克任务的完成,因此,外军对破甲战斗部的研究非常重视。近年来,破甲战斗部的品种日益繁多,威力不断提高。     

三类聚能侵彻体鱼雷战斗部对目标毁伤数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对形成三类聚能侵彻体(射流、杆式射流和自锻破片)鱼雷战斗部进行目标毁伤数值模拟及对比分析,以寻求成型装药结构对毁伤效果的影响。给出了三类聚能侵彻体在水介质中的运动规律和破甲毁伤效果,为鱼雷战斗部的设计及提高战斗部威力提供参考。     

高速摄影技术在常规战斗部实验中的应用

通过分析S-150型高速等待式分幅相机的性能特点及主要技术指标,设计了小锥角罩射流运动和航炮弹丸飞行姿态的动态实验,采用S-150型相机观测了水中射流运动的图像和弹丸着靶及侵彻靶板的图像.实验结果表明,S-150型相机能够满足高速动态摄影的要求,可以获得清晰的实验图像,在常规兵器战斗部实验中具有广泛的应用.