EFP/预制破片复合战斗部结构设计与分析

为增大毁伤面积并提高侵彻能力,设计不同结构的爆炸成型弹丸(explosively formed penetrator,EFP)/预 制破片复合战斗部,综合挡环结构及预制破片钨球的排布方式,得到4 种方案。应用ANSYS/LS-DYNA 对战斗部 成型过程进行数值模拟,通过不同战斗部结构方案分析,研究挡环结构及预控破片排布方式对毁伤元成型过程和毁 伤效果的影响。结果表明：当挡环顶部与药型罩底部处于同一平面时,形成的EFP 速度更高、长径比更大、长度更 长,且内圈钨球的轴向速度更高;采用内圈钨球26 枚、外圈钨球32 枚的钨球排布方式的战斗部,其内、外圈钨球 发散角更大,能形成具有良好侵彻能力且密度均匀的破片场,仿真与实验结果一致。     

多模式毁伤元成形的数值仿真和实验研究

为实现多模战斗部中3种毁伤模式的集成,同时提高定向破片群的径向发散能力,设计了多模战斗部弹体结构,并开展了3种模式毁伤元成形过程的数值仿真,最后通过相应的靶板效应实验进行了验证.研究结果表明,基于设计的弹体结构,可以分别实现爆炸成型弹丸、聚能杆和定向破片群模式的毁伤元成形,其中定向破片群的径向散布角达18°,且3种模式能有效兼容.     

多层球形预制破片战斗部破片初速场的计算模型

为描述多层球形预制破片战斗部破片的初速分布,针对典型的柱形装药的多层球形破片结构,用AUTODYN软件对其爆炸驱动过程进行数值模拟,发现每层破片的初速周向规律性波动;每层破片的平均初速外层大于内层,其差异随破片层数的增多和周向破片数的减少而增大;基于Gurney假设和冲量定理进行理论推导,结合数值模拟结果,建立了破片初速场的计算模型。该模型通过给出各层破片的平均初速及初速场的速度极值来表征初速场,其计算值与实验结果吻合较好。     

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.     

D型预制破片战斗部破片飞散过程的数值模拟

在试验的基础上结合有限元计算软件LS-DYNA,采用Lagrange算法对D型战斗部破片飞散及破片毁伤靶板的过程进行了数值模拟,分析研究了D型双层壳体预制破片战斗部破片飞散的特性。与试验结果及ALE算法计算结果的比较表明,采用Lagrange算法模拟预制破片战斗部的破片飞散过程更具合理性和有效性。     

偏心亚半球钼罩形成杆式射流特性研究

为研究钼在串联战斗部前级的应用,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,采用多物质ALE流固耦合算法,对偏心亚半球钼罩不同起爆方式、罩高、壁厚和曲率半径下杆式射流的成型进行数值模拟,并对计算结果进行分析,最后通过与锥形钼罩和偏心亚半球铜罩形成射流性能对比得出结论。结果表明:钼在相同结构条件下成型射流形态以及特征参数性能均优于铜;对比锥形钼罩,偏心亚半球形装药结构所形成杆式射流长度、速度、直径以及药型罩利用率均大于锥形钼罩;最后优化得到金属钼在此装药结构下,选择带隔板点起爆、罩高为45 mm、壁厚为1.5 mm、曲率半径为140 mm时形成最佳杆式侵彻体。     

末敏弹EFP战斗部增强破片杀伤作用研究

针对末敏弹对有生目标杀伤能力弱的问题,基于EFP战斗部结构,提出了一种轴向EFP药型罩结构并且周向装填预制破片的战斗部结构布局.利用仿真软件对EFP的成型与预制破片的飞散进行了数值模拟.仿真结果表明,周向装填预制破片对EFP的成型没有影响,而且预制破片的速度与分布较好.因此,周向装填预制破片可以增强末敏弹对软目标杀伤能力.     

D字形预制破片战斗部破片能量分布特性

为了分析非对称结构在爆炸作用下的能量输出规律,文中以D字形结构为研究对象,对其在端部偏心和中心起爆下的破片飞散特性进行了实验研究,同时结合有限元计算软件LS-DYNA对5种不同结构在不同起爆方式下的破片飞散过程进行数值模拟,获得了破片能量分布规律.研究结果表明:双端面偏心起爆为D字形结构起爆的最优方式,横截面直线部分对应的圆心角介于90°～ 120°间时毁伤效果更好.     

切割网栅作用下EFP形成多破片的数值分析

为了研究可选择作用/双模式战斗部的作用机理,分析了一种在药型罩前适当位置安装一个可抛掷的十字形切割网栅的装药结构,针对该结构建立了有限元计算模型,利用LS-DYNA3D动力有限元程序,采用Lagrangian方法,对药型罩经过切割网栅形成多个破片及其侵彻靶板的过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合得较好.研究表明,该装药结构能形成5片具有一定质量和方向性、速度达到1500～1800 m/s的破片,产生的破片能够穿透48 m处的6 mm的45#钢板,可以用来打击直升机等轻型装甲目标.     

反击弹破片飞散特性研究

为使模拟弹爆炸驱动后形成大小均匀、飞散合理的破片群,对模拟弹弹体采用预制破片技术。利用LS-DYNA有限元计算程序和破片初速经验理论公式,得到破片飞散的初速、破片沿着轴向的速度分布和破片向前、向后的飞散角度,并设计模拟弹进行靶场试验验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果近似一致,且采用预制破片技术对弹体改性后形成的破片较均匀。     

贴隔板法在尾翼EFP成型中的应用研究

采用LS—DYNA对在药型罩上粘附隔板结构形成带尾翼型爆炸成型弹丸（explosively formed projeetile,EFP）进行三维数值模拟,从药型罩微元压跨速度和压力的角度初步探讨了形成尾翼型EFP的机理,对同一直径的大锥角型、球缺型和弧锥结合型药型罩形成的尾翼型EFP进行了对比分析,三种结构药型罩均能形成较为明显的尾翼,其中大锥角型药型罩得到的EFP速度最高。数值计算结果表明,EFP尾翼数与药型罩上所粘贴的隔板数一致,三种不同结构药型罩上粘贴四个隔板,得到的尾翼数均为四个。通过实验,对贴隔板法形成尾翼EFP做了进一步验证,实验结果与数值模拟结果基本一致。     

爆炸成型弹丸有效装药结构理论分析及试验研究?

爆炸成型弹丸装药结构中存在无效装药区,对有效装药结构进行研究,实现去除无效装药,进而提高装药的能量利用率。首先采用理论分析方法,利用等效平板和等效装药假设,将圆柱形装药对大锥角药型罩的抛掷问题进行简化,对有效装药高度进行理论计算并做相应的修正,确定出大锥角药型罩的最佳装药高度;由理论分析结果,设计出两种不同装药结构形式,通过侵彻试验对比其终点效应。试验结果表明,合理设计有效装药结构可以减少约26.5%的装药量,研究结果对EFP战斗部装药结构优化设计具有一定的应用价值。     

Influence of Structure Parameters of Double-angle Liner on Jet Formation

By using LS-DYNA simulation software,the influences of some structure parameters,such as top cone angle,wall thickness,liner height and height ratio of top cone,of double-angle liner on the jet formation were studied respectively.Their influences on jet tip velocity,tail velocity and penetration depth were revealed.The simulation results show that the formation is better if the top cone angle is selected as 28°,the wall is 2.6mm,the liner height is 140mm,and the height ratio of top cone is 60%.In large stand-off distance,the jet has a higher tip velocity,and the tip does not break.With the stand-off distance of 8 times of the charge diameter,the experiment penetrating steel target was carried out.The experiment and simulation results are in good agreement.     

正交法在粉末药型罩制备工艺中的应用

为了分析影响粉末药型罩性能的工艺参数,优化粉末药型罩制备工艺,提高粉末药型罩的质量.利用正交试验设计法确定了试验方案,根据试验方案完成了射流侵彻试验,并根据试验结果进行了数据分析.分析表明:4个因素的影响程度大小依次为药型罩材料成分配比、烧结温度、球磨时间、成型压力.根据试验结果分析,确定了较优的粉末药型罩生产工艺条件并进行了验证试验.通过试验可以得知,粉末药型罩的最优工艺条件为:药型罩材料成分配比为W:Cu:Bi=60:30:10,球磨时间为60min,成型压力为10MPa,烧结温度为200℃.     

多模毁伤元成型及侵彻的数值模拟研究

为实现"一弹多用"的战术目的,提出一种多模战斗部.战斗部外层采用高爆速炸药、内层采用低爆速炸药的复合聚能装药结构,通过改变起爆点的位置,改变作用于药型罩的爆轰波形状,并利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件研究内、外药型罩罩顶壁厚匹配对PELE/EFP多模毁伤元成型及侵彻性能的影响规律.结果表明:带隔板聚能装药结构可有效实现PELE/EFP多模毁伤元的转换,当外层药型罩罩顶壁厚为0.037CD时,多模毁伤元成型及侵彻效果最优.     

金属粉末在线称量及旋压成型工艺装备技术

针对国内金属药型罩生产存在的人工参与多、生产效率低、压制质量一致性不理想等问题,对金属粉末自动在线称量和自动旋压成型技术进行研究.介绍金属粉末在线称量及旋压设备的组成及工作原理,对金属粉末自动在线称量技术和模具及离合旋转结构设计2个关键技术进行研究.研究结果表明:该工艺装备可完成自动称量、旋压成型等主要工序,可实现生产过程的无人化操作,提高了产品质量和生产效率.     

爆炸成形弹药型罩材料的现状和趋势

综述了高密度爆炸成形弹药型罩材料的发展现状和趋势,对爆炸成形弹丸技术进行药型罩材料发展状况分析。国内外为了提高爆炸成形弹的侵彻威力,特别是结合对铁、铜、钽、铀、钼、银等药型罩材料在爆炸成形弹上的研究及应用进行综合分析,综合考虑设计药型罩时的罩材成本、材料、炸药爆速及结构的匹配关系,通过各类药型罩材料装备于武器在战场上的应用,对其材料特性及在爆炸成形弹上的应用进行分析。     

环形切割器药型罩方案优化设计

在反舰导弹串联战斗部前级环形切割器的设计中优选药型罩材料。通过数值模拟,对铜、钨、铁三种单质药型罩,以及一定比例的两种铜钨复合药型罩的切割效果进行分析。结果表明,五种药型罩方案均能贯穿100mm靶板。铁药型罩和铜含量较少的复合药型罩在靶板底部形成射流堆积巢,钨药型罩和铜含量较多的复合药型罩贯穿后剩余速度较低,切割时间较长。最终确定以铜作为环形切割器的药型罩材料。该结论有助于新型串联战斗部的优化设计。