基于陶瓷微粒的低附带毁伤战斗部作用方式研究

针对城区作战的需求,提出了基于陶瓷微粒装药的新型低附带毁伤战斗部,为了研究不同装药结构下的能量输出方式,运用LS-DYNA软件进行了数值分析,发现破片在混合装药结构下的加速过程很短,模拟对比了2mm直径的陶瓷和钢2种破片,结果显示陶瓷破片虽然质量较小,但在起爆后拥有比钢破片更高的初速,并且速度衰减也较快,因此陶瓷破片在近距离杀伤威力更大,而远距离几乎没有杀伤作用,适合作为低附带毁伤弹药的杀伤元。     

美国研制低附带毁伤DIME弹药

美国首先提出发展低附带毁伤弹药技术.DIME是美国研制的一种名为"高密度惰性金属"的弹药,可产生一个相对小但却有效的爆炸波半径,具有低附带毁伤的特点.从研发动因着手,从杀伤机理、毒性/致癌效应等方面对DIME进行了介绍,最后给出了其研发现状.     

低附带毁伤弹药的炸药/钨粉质量比对钨粉抛撒特性的影响

为研究低附带毁伤弹药的炸药/钨粉质量比对钨粉抛撒速度的影响,根据爆炸力学相关理论,建立了描述炸药/钨粉质量比与钨粉抛撒初速理论关系的模型。为分析钨粉的轴向速度,用AUTODYN-3D软件对炸药/钨粉质量比为0.0335~0.3636的7种方案进行了数值仿真,分析、对比了不同方案的钨粉轴向抛撒速度。为了验证钨粉抛撒初速与质量比的理论模型以及不同炸药/钨粉质量比的钨粉抛撒初速仿真结果,进行了炸药/钨粉质量比为0.0335、0.0875、0.2113的3发低附带模拟弹试验。结果表明,钨粉的抛撒初速与炸药/钨粉质量比呈非线性递增关系,增大炸药/钨粉质量比可有效地增大钨粉的速度,但炸药/钨粉质量比大于0.1734后,对钨粉的速度的提高作用就开始减小。钨粉抛撒初速的数值仿真结果和理论计算结果与相同质量比下的试验结果较吻合。     

低附带陶瓷球形破片衰减规律研究

大多数进行的破片飞行规律研究都是针对高密度规则金属破片高初速短距离飞行的,而对低密度非金属破片以及长距离飞行的情况研究较少。文中采用理论分析和试验测试相结合的方法,对低密度非金属球形破片在长距离飞行下的速度衰减规律进行了研究。通过理论分析纠正了计算破片衰减速度的关键参数———破片空气阻力系数的取值;通过试验得到陶瓷球形预置破片的速度衰减情况。试验结果与理论分析对比表明,采用此方法计算出来的衰减速度是符合实际规律的。     

火箭发动机残余装药对战斗部毁伤效果影响的模拟研究

利用铅柱压缩量、铅壔扩孔值和冲击波超压与冲量等参数定量研究了推进剂残余装药对战斗部爆炸毁伤效果的影响,并探讨了影响战斗部装药/推进剂体系铅柱压缩量的因素.试验结果表明,四种推进剂的存在对战斗部装药/推进剂体系的铅柱压缩量均有不同程度的增益作用.HTPB四组元推进剂对战斗部装药/推进剂体系的铅柱压缩量和铅壔扩孔值的贡献量...     

格栅结构对复合毁伤战斗部影响研究

为了研究格栅结构对复合毁伤战斗部影响,文中通过数值模拟技术分析了复合毁伤战斗部成型过程,研究了格栅对钨球预制破片的影响,以及不同单元格形状、不同安置位置、不同单元格大小对MEFP成型的影响.研究结果表明,该结构战斗部可以形成有效的复合毁伤破片群.加装方格状格栅的战斗部MEFP成性较好.另外,药型罩与装药壳体底部之间的距离为5 mm,单元格边长为10 mm时MEFP成型较好.     

发射药能量特性对初速偏差量的影响

炮弹的初速偏差量主要来自两方面的因素,即长期贮存后发射药物理化学性能的变化和不同批次发射药间性能的差异.发射药性能的变化或差异会改变火药燃烧性能,从而影响弹道性能,最终影响弹丸初速.能量特性法确定初速偏差量是建立发射药能量特性与初速偏差量之间的数学模型,通过分析发射药物理化学特性以确定初速偏差量,它不需通过实弹射击,也不需采用其他测试或实验手段,方法简单可靠.     

连续杆式战斗部毁伤因素的影响分析

通过对典型空中目标的易损性分析，采用了一种连续杆式战斗部对目标的毁伤计算模型，就杆的长度、截面积等因素对毁伤威力的影响进行了分析，并对连续杆式战斗部的设计提出了改进建议．     

小型聚能装药对砖墙的毁伤研究

通过理论分析与试验,研究了小型聚能装药近距离爆炸对砖墙的毁伤效果。结果表明:当小型聚能装药在砖墙近距离爆炸时,其毁伤效果主要体现在射流的开孔作用上,但随着装药与砖墙间距离的减小,爆破作用产生的毁伤效果明显增强,因此在研究时必须考虑爆破的毁伤作用。     

温压战斗部装填比对毁伤威力的影响

为了研究温压装药的装填比对战斗部毁伤威力的影响,开展了以65%的奥克托今和35%的高活性级配铝粉为主要组份30 g温压装药爆炸后生成产物及输出能量特性的试验研究。依据试验结果,建立了表征温压战斗部毁伤威力的总能量和总比冲量的数学模型。借助一枚装填70 kg温压炸药的200 kg战斗部距地面1.5 m处的静爆试验的结果,利用数学模型计算了该温压战斗部起爆后距爆心不同距离处的冲击波超压和比冲量。结果表明,计算结果与静爆试验测量结果符合较好,验证了所建数学模型的正确性。应用该模型计算了200 kg温压战斗部爆炸后距爆心不同距离处的总比冲量随装填比的变化情况。表明装填比为40%左右时,有最大的总比冲量和毁伤威力。     

反鱼雷鱼雷战斗部对来袭鱼雷爆炸毁伤效应仿真

为了获得反鱼雷鱼雷(ATT)战斗部水中爆炸对来袭鱼雷的毁伤效应,以ANSYS LS-DYNA有限元分析软件为平台,对ATT攻击对象(来袭鱼雷)进行了较为系统的建模,并采用流固耦合算法针对ATT战斗部在不同距离、不同角度下对来袭鱼雷的爆炸毁伤效应进行了仿真计算,得出了ATT战斗部的毁伤半径、来袭鱼雷的毁伤判据以及ATT对来袭鱼雷的毁伤规律.仿真结果表明,在水中爆炸作用下,来袭鱼雷燃料舱段壳体较其他部分壳体更易发生变形或破裂.该研究可为鱼雷的毁伤效应评定及ATT战斗部研究提供参考.     

温压炸药爆炸能量输出的实验研究

为了指导温压炸药配方设计,研究温压炸药能量输出与组分及实验气氛关系,采用水下爆炸的方法,通过冲击波能、气泡能和总能量分析其能量输出特性。结果表明:在实验条件下,冲击波能和总能量在铝粉含量为40%时最大,分别为338.27 k J和2549.84 k J。气泡能在铝粉含量为50%时最大,为16.08 k J·g-1。含氧量是影响温压炸药能量输出的重要因素。     

含硼炸药的能量输出特性研究

为了有效提高炸药的爆轰能量,基于硼粉具有约2倍于铝粉的体积热值和质量热值的特点,进行了含硼金属化炸药的水下和空中爆炸能量输出特性测试,研究了硼粉的加入对含铝金属化炸药能量大小及输出结构的影响.试验结果表明,硼粉在爆轰过程中的能量释放主要用来提高水下气泡能和空爆火球的持续时间.     

起爆方式对战斗部毁伤作用的影响

用数值模拟和试验两种方法研究了破片轴向预制战斗部在中心单点起爆与平面多点同步起爆两种起爆方式下的毁伤作用。结果表明：装药端面中心位置处破片速度最高、抛射角为零,沿径向方向破片速度大致呈抛物线趋势衰减,而抛射角逐渐增大;相对于中心单点起爆方式,平面多点同步起爆方式下战斗部定向方向增益区域内的破片速度、密度增益明显,增益区相对爆山的锥角越小增益越明显。     

战斗部壳体厚度对爆炸空气冲击波的影响

采用LS-DYNA进行数值模拟,研究了战斗部壳体壁厚及壁厚半径比的改变对爆炸空气冲击渡传播特性的影响和对壳体飞散规律的影响.对数值模拟结果的数据进行拟合,并进行量纲分析.结果表明,爆炸空气冲击渡峰值随距离的衰减指数与壳体厚度近似成线性关系,壳体越厚,衰减指教越大,空气冲击波峰值随距离衰减越快.分界面(壳体和空气)处的冲击波峰值压力与壳体壁厚成反比,壳体越厚,分界面处的压力越低.战斗部外壳速度、加速时间、加速度与壳体厚度相关,壳体越厚,壳体飞散速度的最大值越小,加速时间越长,加速度越小.     

侵爆战斗部对建筑毁伤威力影响因素分析

为了解钻地弹对建筑物的毁伤效应,对影响侵爆战斗部威力的因素进行分析。构建有限元模型和材料模 型,采用显式动力学软件AUTODYN,计算弹丸以不同速度侵彻、静爆和侵爆对混凝土建筑物毁伤效应,分析不同 速度下弹丸侵爆和静爆的区别,通过不同速度下混凝土建筑顶部裂纹扩展对比,得到数值模拟结果。计算结果表明, 该分析可以为战斗部的设计以及目标防护设计提供参考依据。     

数字控制爆电换能输出能量的研究

借鉴美国已商用化的“DIGIDET(R)“数字工程式雷管的设计方案,模拟反铁电陶瓷爆电换能源的输出特性,采用CPLD数字芯片设计出精密控制高压短脉冲能量在规定延迟时间后,再作用于起爆负载的电路.     

抗侵彻过载战斗部装药安定性实验研究

以钻地战斗部装药安定性研究为背景,在130 mm轻气炮上进行模拟装药实验,采用逆弹道实验方法;混凝土靶撞击缩比弹;PVDF传感器测试模拟装药中的应力波;结合数值计算结果初步评测缩比弹装药安定性。再采用简易平衡炮为发射载体,进行大尺寸弹丸真实装药侵彻安定性实验,证明装药安定。