脱壳穿甲枪弹侵彻弹道特性的试验研究

该文在简要介绍12.7mm钨芯脱壳穿甲枪弹和54式12.7mm穿甲燃烧枪弹的弹丸结构特性和外弹道特性的基础上,着重叙述了钨芯脱壳穿甲枪弹对均质钢板的侵彻现象及特点,提供了钨芯脱壳穿甲枪弹侵彻均质钢板时,高速摄影及闪光X射线所拍摄的侵彻弹道的物理图象及有关试验数据,并对钨芯脱壳穿甲枪弹的燃烧作用机理进行了简要的分析.     

弹丸倾斜入射高硬度靶板的抗弹特征研究

采用 5 3式 7.6 2mm穿燃弹倾斜入射 10mm厚、硬度为HRC4 4～ 5 6的Cr-Ni-Mo系试验装甲钢进行了穿甲试验 ,研究了在不同硬度状态下 ,硬度对装甲钢板安全角的影响。依据倾斜入射的穿甲特征和靶试后对靶板损伤情况的分析认为 :弹丸在倾斜入射靶板时 ,随着靶板硬度增加 ,靶板安全角减小 ,抗弹性能提高 ,这主要是由于高硬度靶板使弹丸产生断裂和破碎及弹丸在开坑和侵彻阶段的阻力加大所致。     

提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构

针对破甲弹战斗部在大着角打击装甲目标过程中,射流斜侵彻装甲板破甲威力较低的问题,提出了提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构。该引信帽褶台结构通过在原有引信帽锥形结构上增加褶台,使得装配该引信帽的破甲弹在大着角碰靶板时褶台先接触靶板,弹丸在其作用下产生一定旋转,使弹丸侵彻靶板着角适当减小,从而使射流需要穿透靶板行程减少,提高破甲威力。仿真验证表明,在弹丸碰击靶板过程中,褶台结构引信帽能够使弹丸在碰击靶板过程中弹丸侵彻靶板角度由68°减少为65.7°,射流穿透主装甲板的行程减少约52 mm,减少约8%。装配褶台结构引信帽的战斗部动破甲平均后效层数由原来的2.6层增加到3.7层,提高了破甲威力,验证了设计的有效性。     

芳纶复合材料抗破片模拟弹丸侵彻的一种工程分析方法

为研究芳纶复合材料抗破片模拟弹丸侵彻的性能,进行了4.5 g破片模拟弹丸侵彻15 mm厚芳纶靶板的穿甲实验。实验结果表明破片初速与穿透剩余速度呈线性关系,靶板的面密度吸收能可能存在极大值。进而提出一种破片模拟弹丸侵彻芳纶靶板的工程分析方法,给出了破片侵彻芳纶靶板的弹道极限速度与穿透剩余速度的预测公式,预测结果与实验结果有较好的一致性。并提出了面密度吸收能存在极大值,最后讨论了芳纶抗破片侵彻性能的表征方法。     

反舰导弹动能穿甲效应中倾角的影响

半穿甲反舰导弹战斗部侵彻目标的角度具有不确定性.从理论上给出了薄板花瓣破坏的模型后,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对弹体不同倾角攻击目标的终点效应进行了分析.穿甲过程中,弹体和目标板选择了考虑应变、应变率和温度效应的Johnson-cook材料模型,分析了不同倾角对穿甲过程中弹体剩余速度及弹头姿态的影响.结果表明对于倾角效应来说,小角度时反舰导弹半穿甲战斗部穿甲能力略有提升;随着倾角增大,导弹穿甲能力降低甚至跳弹.     

增韧陶瓷复合弹对陶瓷/A3钢复合靶穿甲效应的试验研究

将弹头采用增韧陶瓷(TC)材料的30 mm制式弹的侵切性能与制式弹的进行对比,从陶瓷材料微观结构分析TC弹头的材料特性。采用侵彻深度试验方法,结合冲击动力学理论和陶瓷材料特性,研究了两种不同结构弹丸对陶瓷/A3钢复合靶的穿甲效应,重点分析弹头结构、材料特性对陶瓷/A3钢复合靶的穿甲效应的影响。对在相同条件下制式弹和TC复合弹对陶瓷/A3钢复合靶的侵彻孔径、深度和侵彻后弹芯剩余质量进行了对比分析。采用ANSYS/LS-DYNA进行模拟仿真,模拟结果与试验结果基本吻合。结合仿真结果,从弹芯剩余质量上对弹丸的侵彻能力进一步分析。分析结果表明,TC弹头对弹芯保护的效果明显。     

弹丸倾斜入射时40CrNi2Mo钢抗弹性能研究

为了研究弹丸倾斜入射时抗拉强度对钢板抗弹性能的影响,利用12.7mm穿甲燃烧弹对18mm厚不同抗拉强度的40CrNi2Mo钢板进行抗弹性能测试。观察钢板以不同倾斜角度放置时出现的损伤形貌,评定了安全角,并测量背凸高度,弹坑长度和深度,分析不同抗拉强度钢板在倾斜入射时的穿甲机理。结果表明,安全角随着抗拉强度的升高,呈现非单调变化的趋势。抗拉强度在1470MPa以下的钢板被倾斜击穿时,弹丸动能的大部分消耗在开坑和塑性扩孔阶段,安全角随抗拉强度升高而减小。抗拉强度超过1700MPa的钢板,其击穿弹坑仅有开坑区和冲塞破坏区,安全角再次随着抗拉强度的升高而减小。     

SiC陶瓷/UHMWPE纤维复合结构抗12.7mm穿甲燃烧弹试验与仿真

针对SiC陶瓷板、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维板层合而成的复合结构,为掌握组元厚度对其抗弹性能的影响规律,进行12.7 mm穿甲燃烧弹对复合结构的侵彻试验,获得不同撞击速度下的侵彻效果。建立弹体对复合结构侵彻的有限元计算模型,并通过试验验证计算模型的可靠性。采用被验证的计算模型对12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻不同厚度组元的复合结构进行仿真计算,分析复合结构在弹体侵彻下的破坏机制及抗弹性能影响因素。研究结果表明：所建立的有限元模型能够可靠计算12.7 mm穿甲燃烧弹对复合结构的侵彻效应;复合结构抗弹性能随组元厚度增加呈线性增加,SiC陶瓷对抗弹性能的影响较UHMWPE纤维板大;随SiC陶瓷与UHMWPE纤维板厚度比的增加,复合结构抗弹体侵彻性能先增强后减小,当厚度比在0.2~0.4之间时,复合结构抗弹体侵彻性能最佳。     

不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板数值模拟?

为研究头部形状对半穿甲战斗部侵彻性能的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板进行数值模拟,并分析着角与攻角对3种不同头部形状半穿甲战斗部剩余动能与弹体偏转的影响。结果表明：垂直侵彻时,卵头弹与尖头弹侵彻性能优于钝头弹,而钝头弹能使靶板产生更大的变形;斜侵彻时,着角与攻角会使弹体发生偏转,尖头弹与卵头弹侵彻性能随着角的增加而降低,钝头弹呈先增大后减小趋势,同时小角度的攻角有利于提高弹体的侵彻性能且对弹体偏转有一定的修正作用。以上结论对半穿甲战斗部头部设计、着靶姿态的确定具有一定的参考价值。     

Tc复合弹对陶瓷/A3钢复合靶穿甲效应的试验研究

为提高弹丸对陶瓷复合装甲的侵彻威力,在30 mm制式弹弹头部采用增韧Tc材料,并与制式弹进行对比。采用DOP试验方法,结合冲击动力学理论和陶瓷材料特性,研究了2种不同结构弹丸对陶瓷/A3钢复合靶的穿甲效应,重点分析对比弹头材料、结构对陶瓷/A3钢复合靶的穿甲效应的影响。在相同条件下,对制式弹和Tc复合弹对A3钢板的侵彻孔径、深度,以及侵彻后弹芯剩余质量进行了对比分析。采用ANSYS/LS-DYNA进行模拟仿真,模拟结果与试验结果基本吻合,结合仿真结果,从弹芯剩余质量上对弹丸的侵彻能力进一步分析,Tc复合弹对弹芯保护的效果明显,为陶瓷材料应用于其他战斗部提供依据。     

TC复合弹对多层A3钢靶穿甲效应的试验与仿真

为提高弹丸的侵彻威力,在30 mm制式弹弹头部采用增韧TC材料,并与制式弹进行对比,采用DOP试验方法,对2种不同结构弹丸侵彻多层A3钢靶的试验结果进行分析研究。运用冲击动力学理论公式,计算TC复合弹和制式弹在冲击接触钢板瞬间的冲击压力并进行对比。重点分析对比弹头结构、材料对多层A3钢靶的穿甲效应的影响。在相同条件下,对制式弹和TC复合弹对A3钢板的侵彻深度、孔径,以及侵彻后弹芯剩余质量进行了对比分析。运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对侵彻过程进行模拟仿真,并与试验结果对比。结合数值模拟的结果,分别从余速和弹芯剩余质量上进一步分析TC复合弹的侵彻能力。结果表明,TC弹头对弹芯的保护效果明显,为陶瓷材料应用于其他战斗部提供了依据。     

反应装甲对脱壳穿甲弹干扰及引爆机理研究

讨论了反应装甲对脱壳穿甲弹干扰的基本现象，弹杆的变形和断裂，模拟弹姿态变化，侵彻速度和速度损失，反应装甲被穿甲弹引爆机理以及冲击引爆判据等，对研究穿甲弹反“反应装甲”可提供有价值的参考。     

正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能的数值模拟

<正>六边形钢管约束混凝土靶具有优良的抗侵彻性能。基于12.7 mm穿甲弹侵彻试验,运用ANASYS/LS-DYNA软件,分析了正六边形钢管约束混凝土靶的钢管壁厚和边长对抗侵彻性能的影响;考虑效费比,分析了钢管约束混凝土靶的经济性能。结果表明:适当增加钢管壁厚和减小边长可提高正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能;优化钢管壁厚和边长的匹配可以得到较好的抗侵彻能力和经济性,对于该文所用弹丸,较优匹配为边长37.5 mm、壁厚3.5 mm。研究结果可为钢管约束混凝土遮弹结构设计提供参考。     

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。     

穿甲弹结构设计与侵彻性能仿真研究

基于杆式穿甲弹弹头形状对子弹穿甲效果的影响,设计了一种弹头结构为多层片状穿甲块和穿甲环结合的穿甲弹。应用LS-DYNA非线性有限元分析软件,对其侵彻三层间隔靶板的情形进行了数值仿真。通过在不同速度下的仿真发现,该子弹能够适应较宽的速度范围,弹头结构可以降低压缩应力波的强度,在侵彻第一层靶板时弹体得到了较好的保护。同时子弹姿态稳定,降低了弹体的跳飞趋势。计算结果为弹体结构优化设计提供了重要依据。     

带装甲钢背板的钢纤维混凝土靶抗侵彻试验及数值模拟研究

为了研究钢纤维混凝土抗侵彻性能,对带装甲钢背板的高强度钢纤维混凝土靶进行12.7 mm 穿甲弹、长杆弹高速撞击侵彻试验。根据背靶侵彻深度试验结果,采用防护系数评估复合靶的抗侵彻性能。采用细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model、弹塑性模型和Johnson-Cook屈服准则分别描述钢纤维混凝土、弹体和装甲钢靶的材料力学响应,建立了混凝土侵彻问题的有限元-离散元耦合数值仿真模型。通过对比钢纤维混凝土破坏形态和背靶侵彻深度,验证仿真模型对于钢纤维混凝土侵彻问题的适用性。针对3种代表性侵彻工况,模拟分析复合靶间隙以及钢纤维含量对于侵彻响应的影响。仿真结果表明：相比含间隙的复合靶,无间隙的约束条件能够明显减小背靶侵彻深度;钢纤维含量对于背靶侵彻深度几乎没有影响而对混凝土靶破坏形态有较大影响。进一步仿真分析12.7 mm穿甲弹贯穿钢纤维混凝土靶板响应影响因素,得到：圆柱靶直径大于30倍弹径时, 弹体贯穿出靶速度趋于收敛;随着靶体厚度增小,剩余速度与撞击速度趋近于线性关系。     

多层异质复合靶板抗侵彻性能试验及结构优化设计

针对多层异质复合靶板结构优化设计,对10 mm氧化铝陶瓷/10 mm芳纶板/6 mm 616装甲钢、10 mm氧化铝陶瓷/6 mm 616装甲钢/10 mm芳纶板2种结构抗14.5mm穿甲弹穿深(DOP)的性能进行了试验分析,对同工况下弹丸侵彻复合靶板进行了数值模拟。在验证数值模型的基础上,结合配方均匀设计方法,建立了相同面密度下复合靶板结构等效质量防护系数回归模型,分析了各层厚度系数对复合靶板防护性能的影响规律,完成了复合靶板结构的优化设计。结果表明,面密度为9.748 g/cm²的复合靶板,最优结构为6.5 mm氧化铝陶瓷板/1.8 mm芳纶/9.1 mm装甲钢,试验验证了优化设计结果的可靠性。     

超声速脱壳穿甲弹二维流场的数值模拟

脱壳穿甲弹发射时,脱落的卡瓣和弹体间的气动力效应将直接影响弹丸的飞行性能及威力。以脱壳超声速穿甲弹为原型,利用Fluent软件对弹丸脱壳过程进行了数值模拟,计算了此过程中弹丸和卡瓣的气动力参数,并对卡瓣与弹体成不同夹角时弹丸周围的流场进行了分析比较,可为相关研究提供重要数据。