同时起爆串联战斗部数值仿真及实验研究

设计了一种同时起爆串联聚能装药战斗部,在对战斗部前后作用时序和匹配特性分析的基础上,运用Autodyn软件对串联战斗部前后级成型和钢靶侵彻过程进行数值仿真并试验验证。结果表明:当串联战斗部前级采用成型速度较快的K装药,后级采用成型速度较慢的亚半球形罩,可实现前级和后级对钢靶的接力侵彻,达到增加穿深并兼顾扩孔的目的,在仿真基础上,进行了串联战斗部对钢靶的侵彻试验,数值模拟结果与试验结果较吻合。为串联聚能装药技术的进一步研究提供参考依据。     

弹丸对预开孔混凝土靶体侵彻的实验研究?

针对集群聚能串联战斗部设计思想,将前级对目标的破坏简化为开孔预破坏,开展了弹丸对预开孔混凝土靶体的实验研究,分析了靶体开孔形式对弹丸侵彻性能的影响。结果表明,弹丸对预开孔靶体的侵彻深度随靶体开孔数量和开孔深度的增加而增加,相对说来,增加开孔数量相当于增加了靶体破坏面积,对提高后级侵彻能力更为有效。研究结果可为串联战斗部的前级集群聚能装药设计提供参考。     

一种组合药型罩聚能战斗部

现随着现代舰船抗爆炸冲击能力的日趋增强,必须大幅提高鱼雷战斗部威力才能有效打击敌方舰船,为此设想了一种组合药型罩聚能战斗部应用于新型鱼雷.设计了聚能战斗部的结构,分析了其作用机理,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值仿真计算,得到了其侵彻单层靶板的应力云图.仿真结果表明,该组合药型罩战斗部能利用前级聚能射流为后续爆炸成型射弹(EFP)弹丸随进破坏提供运动空间,对目标的破坏效应明显强于普通聚能战斗部.该研究结果可为新型高效鱼雷战斗部设计提供参考.     

一种爆-破型鱼雷串联战斗部设计及数值模拟

为提高鱼雷非接触爆炸对水下目标的毁伤效果,提出一种新的鱼雷爆-破串联聚能战斗部的设计方案,前级为爆炸装药,后级为聚能装药,利用前级爆炸产生的气泡为后级的爆炸成型弹丸(EFP)提供前进通道,有效降低EFP的飞行阻力和能量损耗。采用AUTODYN数值计算软件,模拟EFP在空气、水和气泡中飞行情况,对比分析了EFP的速度变化和变形及对靶板的毁伤情况,验证了此设计方案的可行性和优越性。     

聚能型战斗部水下射流速度测量的断通靶方法

在断通靶测速系统工作原理、组成特点分析的基础上,研究了海上模型试验中聚能射流速度测量方法及系统的海上工程应用方法,进行了实测数据分析。结果表明：采用断通靶测速系统进行聚能型战斗部水下射流速度测量方法可行,可为聚能型战斗部水中兵器的毁伤分析、数值模拟校核及战斗部结构设计等提供有效的技术支撑。     

一种M型药型罩形成环形射流的数值模拟研究

对串联战斗部前级聚能装药开孔不大的问题开展了研究,提出了一种M型药型罩,通过分析该药型罩结构设计的原理,运用ANSYS／LS-DYNA仿真软件对该药型罩形成环形聚能射流进行了数值模拟研究。结果表明：M型药型罩能够形成直径较大的环形射流,射流持续稳定;军用领域,能够用作串联战斗部的前级药型罩,对靶板切割成一定孔深且孔径大的环形孔,方便后级随进战斗部对靶板形成充塞破坏;民用领域,可以对一定厚度的靶板进行快速打孔。     

串联战斗部最佳隔爆参数研究

为了提高聚能装药战斗部的侵彻威力,设计了一种顺序起爆式串联战斗部。利用冲击波 Hugoniot关系计算了前级装药爆轰产生的冲击波在复合结构隔爆装置中的衰减过程,确定了前、后级装药间距为2倍装药口径;建立了延迟起爆时间的计算模型,获得了最佳延迟时间,通过 X光成像及侵彻钢靶试验进行了验证。研究结果表明,最佳延迟时间为85μs,在此延迟时间下后级装药能够克服前级爆轰场的作用并形成有效射流,侵深能够达到正常射流的80%,破甲威力满足串联聚能装药战斗部增大穿深的需求。     

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。     

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.     

基于对混凝土侵彻孔径要求的聚能装药设计

文中给出了串联战斗部前后级匹配设计方法.根据破/爆型串联战斗部作用原理,为了使后级子弹可靠随进,前级聚能装药穿孔保持为圆柱形孔为好.文中根据能量守恒原理及侵彻孔径公式,推导了获得圆柱形穿孔的射流直径与速度的关系.借助数值计算手段进行了前级聚能装药的优化设计,并通过了试验验证.     

传爆结构对侵彻弹主装药动力响应的数值计算研究

利用ANSYS/LS-DYNA软件,数值模拟了侵彻弹打击目标时圆柱形传爆结构和半球形传爆结构对主装药尾部的动力响应过程,得出了在两种不同结构影响下主装药尾部典型位置的力学响应曲线,比较两种结构对主装药的力学影响。结果表明半球形传爆结构对主装药具有更好的力学响应特性,仿真结果为侵彻弹传爆结构的设计提供了依据。     

药盒发射药研究

研制了药盒发射药,讨论了药盒发射药中KClO_4-Ti点火药含量对药盒发射药输入、输出能量的影响,并进行了相容性、P——t等试验。结果表明该发射药具有作功迅速、输出能量稳定、偏差小等特点。     

装药长径比对聚能杆式侵彻体成型的影响

运用LS-DYNA仿真软件模拟了聚能杆式侵彻体的成型,并通过X光成像试验进行了验证,试验结果与数值模拟结果吻合较好.分别研究了同一时刻、同一炸高及断裂时刻,不同装药长径比聚能杆式侵彻体的成型情况,找出了获得较佳聚能杆式侵彻体的装药长径比为0.9～1.2.研究结果表明,当装药长径比超过1.2,再增加装药长径比对聚能杆式侵彻体头部速度影响很小;装药长径比大于0.9以后聚能杆式侵彻体的飞行稳定性较佳.     

装药结构对大尺寸熔铸炸药裂纹的影响

为了解决熔铸炸药在大型战斗部容易出现裂纹的质量问题,以DNAN基熔铸炸药在自行设计的大型战斗部的应用为研究对象,通过改变装药结构的方法改善装药质量,并利用工业CT技术对装药不同端面扫描测试裂纹情况。结果表明:通过对战斗部壳体进行分区装药,减小了热应力集中,抑制了裂纹的产生,即使在高低温冲击下,也表现出较好的抗裂纹性能。本研究为大型战斗部熔铸装药质量的提高提供了一种新途径。     

破片对模拟聚能战斗部装药冲击起爆研究

研究了破片对模拟聚能战斗部装药的冲击起爆问题.针对破片对聚能战斗部作用的工程问题进行等效模型简化,设计了模拟战斗部靶标及破片撞击试验方案,进行了1000～1500m/s速度范围内的冲击起爆试验,获得了装药被引发反应特性.与数值模拟进行对比,给出了破片对模拟聚能战斗部装药撞击起爆速度阈值.研究结果对反聚能装药战斗部破片杀伤元素设计具有指导意义.     

随行装药内弹道数值模拟

本文分析了随行装药技术提高火炮初速的机理,给出了随行装药的内弹道计算的经典简化模型,并列出了部分理论计算与实验的结果.     

基于MEMS微型发动机的装药选择

应用热重法(TG)和差示扫描量热法(DSC)对不同配比的斯蒂芬酸铅(LS)/硝化棉(NC)、二硝铅(LD)/硝化棉(NC)的热分解特性进行了研究;采用高速摄影系统和电源系统完成了基于MEMS微型发动机的点火试验,测得了不同配比的LS/NC和LD/NC的点火功率。研究结果表明:NC对LD的热敏性与能量的影响并不明显,而NC能够提高LS的热敏感性与能量;配比为5:5的LS/NC推进剂的最小点火功率为2.16W,点火响应速度较快且放热量高,适合作为微推进器装药。     

侵彻战斗部装药抗过载技术研究

从炸药选择、装药结构及装药工艺出发,研究了大、中型侵彻战斗部的装药抗过载技术.针对安定性试验中出现的故障,通过对强度靶与多层靶试验对比分析、回收残药性能检测、补充炸药脉冲冲击感度试验、试验回收弹体CT检测以及对回收惰性弹体的剖析,对故障原因进行了分析和定位,并对装药的结构和丁艺进行了改进.改进后的装药弹体通过了安定性试验.     

关于起爆点的位置对聚能射流的影响研究

采用LS-DYNA3D对聚能战斗部的起爆过程进行了数值模拟.通过模拟,着重分析了单点起爆、线起爆和面起爆对聚能射流的射流速度和L/D的影响规律.提出了一种新型聚能起爆方式.