分布式MEFP战斗部对空中目标毁伤概率仿真研究

为提高对空中目标的拦截与毁伤概率,提出一种基于分布式多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的拦截方式,并给出计算毁伤概率的工程算法。通过目标构型分析建立目标等效模型,在此基础上建立分布式MEFP战斗部与等效目标的交汇模型,并利用射击线技术,构建分布式MEFP战斗部对空中目标毁伤概率的计算模型。利用蒙特卡洛方法对毁伤概率进行了仿真。结果表明:弹目交汇距离、EFP速度及目标终点速度对毁伤概率具有较大的影响,研究结果为分布式MEFP战斗部威力设计提供了重要参考。     

不同起爆方式下MEFP战斗部的数值模拟

文中利用ANSYS／LS-DYNA软件对周围排列MEFP进行数值模拟，并对在不同起爆方式下MEFP战斗部形成的EFP阵列进行了研究。研究结果表明：在中心线起爆与端面起爆方式下的MEFP均能形成初速大、攻角小、气动性能良好的EFP。     

起爆方式对切割式多爆炸成形弹丸成形影响分析

利用LS-DYNA仿真软件对切割式多爆炸成形弹丸成形过程进行了数值模拟,模拟结果与网靶试验结果吻合较好.在此基础上进一步研究了起爆方式对弹丸速度和质量的影响.研究表明:该战斗部经网栅切割后能形成5枚具有一定质量和方向性的弹丸,有效提高了毁伤元的数量和毁伤面积;采用平面起爆方式时,中心与周边弹丸速度比点起爆分别提高了46％和28％,有效地增加了弹丸速度;随着弹丸速度的增加其质量降低,采用点起爆时弹丸质量最大,而平面起爆时最小,因此可根据具体目标选择合适的起爆方式,以提高对目标的打击毁伤概率.     

复合 MEFP 战斗部侵彻性能及其后效的仿真研究

为研究新型复合 MEFP 战斗部在破甲武器中的应用,运用 ANSYS ／LS-DYNA 有限元分析软件,采用多物质ALE 流固耦合算法,对复合 MEFP 战斗部侵彻体成型过程进行数值仿真计算,研究其侵彻体性能,并选择靶板进行侵彻,分析侵彻性能及穿孔孔径和毁伤范围,最后以后效靶板进行验证,综合分析复合 MEFP 战斗部的侵彻性能及后效影响;结果表明：该复合 MEFP 聚能战斗部在起爆方式选取单点同时起爆时,形成互不影响的1个主 EFP 和4个辅EFP,可以同时侵彻靶板,提升侵彻性能;主、辅 EFP 侵彻钢靶使孔径增大,并且提升了战斗部毁伤范围;复合 MEFP战斗部后效作用明显,侵彻后效靶板的孔径为48 mm,大大提升了 EFP 战斗部的毁伤性能。     

药型罩结构参数对整体式MEFP成型的影响

为提高整体式多爆炸成型弹丸(MEFP)毁伤能力,采用LS-DYNA仿真软件,模拟了药型罩结构参数对弹丸成型的影响。基于研究结果优化设计了一种整体式装药结构,并对其进行了试验验证。结果表明:药型罩结构参数对弹丸的影响主要体现在弹丸形态上,随着药形罩曲率半径的增加,中心弹丸长径比及周边弹丸长度分别降低了40%和41.2%。周边弹丸形状逐渐由杆形弹向球形弹丸发展。随着壁厚的增加,中心弹丸长径比及周边弹丸长度则分别降低了22.2%和19.7%。周边弹丸拖尾逐渐减小,弹丸飞行稳定性增强。优化得到药型罩曲率半径和壁厚的最优值分别为77~82 mm和2.2~2.6 mm。设计的战斗部可有效穿透15mm厚45#钢靶,与数值模拟结果吻合较好。     

三点起爆同步误差对尾翼EFP成型性能的影响

针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题,利用LS-DYNA有限元软件,分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程,研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明,三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心,使EFP尾翼成型不规则;三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100ns,且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的水平分速度,提高飞行稳定性。     

多点起爆方式对EFP侵彻能力增益的研究

为了提高爆炸成型弹丸EFP的侵彻能力,选择环形多点起爆的方式形成EFP侵彻体。利用有限元程序LS-DYNA模拟不同起爆半径、药型罩弧度半径和药型罩切边角对EFP成型的影响规律,通过优化得到了2个成型较好的EFP结构。结果表明:相比中心点起爆方式,多点起爆方式形成的2个EFP速度分别提高了14%和11.6%,长径比分别提高了100%和13.2%,密实度分别提高了95.3%和72.1%,侵彻深度分别提高约1.54倍和0.378倍。3个参数中,起爆半径和药型罩弧度半径对EFP的速度、长径比影响较大,对密实度影响较小; 药型罩切边角对EFP的密实度影响较大。     

起爆方式对战斗部破片定向性能影响的数值模拟研究

利用ANSYS／LS-DYNA软件,采用数值模拟方法,针对一虚拟的定向破片战斗部,研究了不同起爆方式对破片定向性能的影响,获得了破片在定向区域的破片数、平均速度和动能等物理量,通过分析比较不同起爆方式的密度、速度和动能增益,取得了起爆方式对破片定向性能影响的规律性认识,给出了一个工程上易于实现的、相对优越的起爆方式。     

起爆点位置对网栅切割式MEFP成型的影响

为了研究起爆点位置对圆环形网栅切割式MEFP成型的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对圆环形网栅切割式MEFP的形成过程进行了数值模拟。结果表明,该装药结构能形成5个具有一定质量和方向性、速度达到1600～2400 m.s-1的子EFP。在网栅距离固定的前提下,随着起爆点与药型罩顶点距离的增加,MEFP的速度逐渐增大,发散角逐渐减小。起爆点距离在0.56 Dk(Dk为装药口径)到0.89 Dk范围内能形成理想的子EFP,且在0.78 Dk时成型最好。     

周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真

为了提高多爆炸成形弹丸（MEFP）对武装直升机、巡航导弹及空地制导武器等目标的毁伤能力,通过在炸药周向布置多个药型罩、轴向布置多层结构的办法,设计了一种新型多枚爆炸成形弹丸战斗部,分析了弹丸成型过程中的力学特性并利用动力学仿真软件模拟了成形过程。毁伤计算结果表明：该型战斗部所形成的单个EFP在穿透10 mm 装甲后仍具有较高的剩余动能,对轻型装甲目标具有较高的毁伤效能,研究结果可为小口径MEFP战斗部设计提供参考。     

多爆炸成形弹丸成型过程的数值模拟

利用LS-DYNA有限元分析软件对某三罩式多爆炸成形弹丸(MEFP)的成型过程进行数值模拟研究,揭示了其成型机理,并研究了中心点起爆、三点同时起爆、四点同时起爆和八点同时起爆四种不同起爆方式对MEFP爆炸成形情况和性能参数的影响。研究结果表明:在多种不同方式起爆下,多点起爆形成的MEFP战斗部的药型罩能够形成外形良好的弹丸,且形成的弹丸能够沿着装药中心线,以较小的发散角度向前飞行,有利于侵彻装甲目标,考虑到成本以及实现的可能,其中以八点起爆为最佳。     

多爆炸成形弹丸引爆带壳装药数值模拟研究

利用LS-DYNA有限元数值计算软件,对多爆炸成形弹丸(MEFP)战斗部冲击引爆带壳装药过程进行了模拟研究,对比分析了中心点、环形和平面3种起爆方式对MEFP的影响。相比中心点起爆,平面起爆时中心弹丸速度提高27.8%,动能提高87.5%;环形起爆下,中心弹丸速度提升24.6%,动能提升77.5%。3种起爆方式均能实现对带壳装药的冲击起爆,表明基于MEFP销毁带壳装药方法可行。相对于点起爆、环形起爆方式,采用平面起爆方式时弹丸发散角最小,弹丸束密集程度最高,利于提升未爆弹引爆率。     

多弹头爆炸成形弹丸数值仿真及发散角影响因素

为提高爆炸成形弹丸(EFP)对装甲目标的毁伤效果,设计了一种可以产生多个弹丸的爆炸成形弹丸( MEFP)装药结构,并采用LS-DYNA 3D程序对这种MEFP的成形过程及影响因素进行数值仿真研究。研究表明,MEFP所形成弹丸的发散角与填充物压制密度、相邻子装药间距以及同步起爆时差有关。一般而言,填充物压制密度越小、相邻子装药间距越大,以及各子装药间同步起爆时差越小都将有利于减小弹丸的发散角。     

偏心起爆周向多爆炸成型弹丸战斗部实验研究

为进一步提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的毁伤效能,设计一种偏心起爆MEFP战斗部,制备了中心起爆和偏心起爆两种原理样机,并进行了静爆实验。结合数值模拟方法分析了周向球缺型药型罩形成爆炸成型弹丸(EFP)的成型及飞散过程,模拟结果表明,两点偏心起爆模式下,EFP成型后的长径比更大,且更密实;对两种不同起爆模式下MEFP战斗部的静爆实验结果进行对比,偏心起爆模式能够有效提升EFP毁伤元的平均速度、分布密度和侵彻威力。研究结果表明,两点偏心起爆可以有效提高MEFP战斗部的综合毁伤效能,为MEFP战斗部的设计与应用提供了参考。     

切割式多爆炸成形弹丸成形的数值模拟

利用LS-DYNA有限元软件对切割式多爆炸成形弹丸(MEFP)的弹丸成形过程进行了数值模拟,分析了药型罩的变形、蜂巢结构的切割特性和MEFP的速度和空间分布特点.结果表明,蜂巢切割结构可以有效地分割大曲率药型罩,最终形成具有空气动力外形良好、速度梯度分布合理的多个EFP,其散射空间和覆盖面可有效提高对目标的毁伤概率.数值模拟技术可以指导爆炸成形弹丸战斗部的设计和分析,有助于研究EFP的形成过程,对进一步展开聚能装药的理论研究也具有一定的指导作用.     

起爆方式对偏心式定向战斗部破片速度分布的影响研究

为了揭示起爆方式对偏心式定向战斗部破片速度分布及增益的影响,文中运用数值模拟的方法对一端起爆、两端同时起爆和线起爆方式下偏心式定向战斗部的爆炸过程进行了研究.研究表明,两端两点同时起爆时破片的速度增益比中心起爆时高28.1%,且高速度破片在周向上的分布角度宽,为最优的起爆方式.