刻槽弹体旋转侵彻混凝土效应试验研究

为研究刻槽弹体旋转侵彻混凝土靶的侵彻性能,利用14.5 mm滑膛枪发射平台,进行了非旋转的卵形弹体与刻槽弹体侵彻砂浆混凝土靶试验研究,同时利用14.5 mm线膛枪发射平台,进行了旋转的卵形弹体和刻槽弹体侵彻砂浆混凝土靶和石灰石混凝土靶试验研究。两种发射平台对比试验结果表明：采用卵形弹体头部刻槽和旋转侵彻的方法,使对混凝土目标的破坏从单一的挤压破坏变为挤压与环向剪切联合作用的破坏模式,达到了减少轴向阻力和提高侵彻威力的作用;相比于砂浆混凝土靶,石灰石混凝土靶具有较强的抗侵彻能力。     

超空泡模型对固态介质侵彻及影响因素实验研究

为了获得超空泡模型对固态介质侵彻现象及相关力学特性的影响因素,采用实验方法对侵彻速度、弹头形状、通气等因素进行了研究。实验采用空气炮获得模型侵彻固体介质的初速,利用高速摄像系统获得直观的超空泡生成过程图像,通过图像处理获得侵彻过程运动参数。实验首先在匀质固体中成功获得超空泡模型侵彻现象,在此基础上进行了侵彻速度与不同头形的系列侵彻实验,获得了空泡形态、减速特性以及各影响因素的影响规律。借鉴水下通气超空泡的概念,设计了通气头形,并进行了不同通气量下的侵彻实验,验证了弹头通气有助于空泡生成的结论。     

某弹塑料弹托定心部膨胀规律研究

本文针对某弹塑料弹托存放一段时间后，弹丸定心部尺寸胀大超差的现象，从塑料材料吸湿规律入手，分析了在不同湿度的存放环境中的变化特性，设计相应试验验证了膨胀原因，探究了其危害性，摸索总结了变化规律。     

刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型

建立刚性弹的侵彻阻力模型,是对钢筋混凝土靶侵彻进行理论建模时首先需要解决的问题。针对现有模型的不足,以文献［3］中钢筋混凝土空腔膨胀理论和文献［4］中开坑深度模型为基础,通过研究弹体与钢筋的相互运动、钢筋的受力和失效,给出了弹体冲击作用下的钢筋动态响应模型;基于单根钢筋对弹体的碰撞作用力,考虑不同典型着靶位置以及弹体同时与两层钢筋相互作用的情况,建立了较为完备的钢筋混凝土靶侵彻阻力模型;结合文献\[13-14,18-20\]中的实验数据对该模型进行了验证与参数影响分析。结果表明：新模型能够较为合理地计算侵彻过程,反映了弹体与钢筋碰撞作用的细节,可为弹体侵彻及钢筋混凝土防护的工程实践提供理论参考。     

弹丸头部对斜侵彻弹道偏转影响研究

通过对不同头部形状与组合材料的弹头对中厚钢靶的斜侵彻弹道对比研究,获得了尖卵形、截卵形与内凹截卵形,以及不同截卵位置、弹头长度和头部组合材料弹头对斜侵彻中弹道偏转的影响规律和侵彻过程中受到偏转力矩的变化规律。计算结果表明：截卵形弹弹道偏离角小,抗弹道姿态劣化的能力强,侵彻弹道相对稳定性好;弹头前端复合高密度、高硬度钨合金材料的弹丸侵彻能力强,弹道偏离角小。基于弹道侵彻过程偏转力矩与偏转角的时空演化特点,获得斜侵彻弹道偏转关联性。通过正交试验得到了影响弹道偏离角由大到小的因素分别为：弹头形状、弹头材料和弹速。研究结果可为低速弹丸与金属靶的斜侵彻弹道分析和弹丸头部设计提供一定帮助。     

长径比对侵彻膨胀弹横向效应的影响

采用有限元软件LS-DYNA,对装填尼龙的侵彻膨胀弹以1200m/s着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟,获得了长径比对侵彻膨胀弹横向效应产生的影响规律。结果表明:当长径比较小时,整个弹体基本都发生横向效应,但穿透靶板后的残余速度较小;当长径比较大时,弹体的一部分发生横向效应,穿透靶板后的残余速度很大;综合考虑横向效应的有效发挥和影响因素,侵彻膨胀弹的长径比取4∶1～6∶1比较适宜。     

考虑靶体自由表面和开裂区影响的可变形弹体斜侵彻脆性材料的终点弹道分析

将靶体视为不可压缩Mohr-Coulomb材料,假定空腔膨胀产生塑性-开裂-弹性响应分区,构造了自由表面效应的衰减函数,并将衰减函数乘以脆性材料的半经验阻力函数,得到了用于斜侵彻的脆性材料半经验阻力函数。基于文献［2］的弹靶分离方法,将靶体对弹体的作用用阻力函数代替,避免了靶体网格划分和复杂的接触算法,提高了计算效率。在此基础上,对4340（RC44.5）高强钢斜侵彻石灰岩靶体进行了数值模拟,并通过与实验测得弹体最终形态和弹尖最终位置对比,验证了本文提出方法的正确性和优越性。     

步枪弹侵彻明胶靶标的数值模拟

为更好揭示步枪弹与明胶的相互作用过程及作用机理,采用显式有限元方法对侵彻过程进行了数值模拟,通过与实验数据对比验证了模型的有效性和准确性。对弹头在明胶中的受力、明胶中等效应力分布及入射攻角对明胶创伤效应的影响进行了分析。数值结果表明：在窄伤道段明胶阻力增长缓慢,随着弹头的迅速翻滚明胶阻力急剧增长,并导致弹头破碎;明胶中的最大等效应力层始终分布在瞬时空腔的内壁,随着空腔膨胀其影响区域不断扩大,并导致空腔内壁的明胶单元破坏失效;攻角的微小变化对弹头在明胶中的翻滚位置及速度衰减规律影响较大,但随着攻角的增加这种影响逐渐减弱。     

高速侵彻体碰撞子母化学弹头有效载荷毁伤效应

为研究碰撞位置对化学子母弹头毁伤效应影响,开展了爆炸成型大质量高速侵彻体碰撞化学子母弹头地面模拟试验。试验结果表明,化学子弹毁伤模式呈现为局部变形（不泄漏）、局部裂孔（部分泄漏）和碎裂摧毁（完全泄漏）3种形式,而且其分布显著受碰撞位置的影响。采用贯穿路径体积重叠法分析发现,子弹摧毁率随碰撞位置偏移量变化呈现复杂的类多阶梯分布,与试验结果相比,二者总体变化趋势相吻合。进一步机理分析认为,高速侵彻体沿贯穿路径对子弹的直接碰撞作用,只是造成子弹摧毁的一个重要因素,蒙皮碎片碰撞、子弹间相互碰撞以及子弹爆裂液体高速喷射等附加力学行为及效应也相当重要,显著提高了对化学子母弹头有效载荷的摧毁作用。     

隐身弹丸的弹底托分离技术设计

为了实现弹丸对炮位侦察校射雷达隐身,以达到提高炮兵战场生存能力的目的,研究了外形隐身技术和材料隐身技术。针对弹丸表面2条铜弹带和闭气环槽的雷达波散射较强,不符合外形隐身设计规范的问题,研究设计了弹底托,将弹底托与隐身弹体之间用铝制螺栓连接。隐身弹丸发射出炮口后,弹底托迅速脱离弹丸,从而实现弹丸外形隐身。基于弹底托结构设计了全隐身弹丸、全膛半隐身弹丸、有船尾的全膛半隐身弹丸,并进行了试验验证,用以检验弹底托分离的性能以及隐身弹丸对雷达的隐身效果。试验结果表明:弹底托能够迅速、可靠地完成分离动作,保证了全隐身弹丸和全膛半隐身弹丸的隐身性能; 带有铜弹带和闭气环槽的有船尾的全膛半隐身弹丸的隐身性能不佳。     

新型有翼弹托脱壳机理研究

为了最大限度地减小脱壳弹弹托的消极质量,本文研究了一种新型有翼弹托结构,其质量比传统“马鞍形”弹托减小了1／4.文中分析了这种有翼弹托的脱壳机理,计算了其脱壳力,对该弹托的脱壳过程进行了数值仿真。最后对采用该有翼弹托的脱壳弹进行了靶场试验,结果表明,这种有翼弹托可以保证脱壳弹在炮膛内的闭气与运动稳定性,在出炮口后能够迅速、可靠地脱壳。     

后置组合杆体侵彻机理研究

为提高杆式侵彻体的侵彻威力,设计了一种新的后置组合杆体结构。进行了相同外形结构的后置组合杆体与单一均质杆体垂直侵彻半无限钢靶的对比试验,试验结果表明,后置组合杆体侵彻能力优于均质杆体,侵深最大增加了25%. 通过数值仿真对后置组合杆体侵彻能力优于均质杆体的原因进行了分析,并与试验结果进行了比较验证。进一步数值模拟了4种不同配置的后置组合杆体在1 000~1 600 m/s着靶速度段侵彻半无限钢靶,得出了不同配置后置组合杆体的侵彻效率与着靶速度的对应关系。     

对脱壳枪弹射击密集度及侵彻特性影响因素的分析

该文分析了与钨芯脱壳穿甲枪弹穿甲威力密切相关的射击密集度及侵彻特性的影响因素,并提供了部份试验结果.     

头部非对称刻槽弹体侵彻混凝土目标性能研究

为进一步提高弹体对混凝土类脆性靶体的破坏能力,提出一种可对混凝土施加轴线压缩与切向剪切联合破坏作用的头部非对称刻槽弹体,并在极坐标下表征非圆截面头部弹体结构。利用准静态柱形空腔膨胀模型,建立轴向压缩-切向剪切联合作用下的准静态柱形空腔膨胀理论模型,推导得到考虑剪切效应的靶体响应力函数。在此基础上,发展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土目标局部相互作用模型。基于前述分析,开展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限混凝土目标系列试验研究。研究结果表明：考虑剪切效应的二维空腔膨胀理论及局部相互作用模型的理论计算结果与试验结果吻合较好;与普通尖卵形弹体相比较,头部非对称刻槽弹体具有较好的侵彻能力,能有效提高侵彻深度。     

S-S双翼末敏弹气动外形优化设计

为获得S-S 型双翼末敏弹最佳尾翼气动外形,基于计算流体力学和正交试验方法,以S-S 型末敏弹模型的气动参数为源数据,对尾翼弯折面积和弯折角两因素组合进行优化设计,得到了此类型末敏弹尾翼参数对气动特性影响的主次关系,并提出了满足最大阻力系数和最大极阻尼力矩系数的末敏弹尾翼结构。结果表明:优化所得气动结构比优化前模型阻力系数提高7. 11%,极阻尼力矩系数提高15. 77%。高塔自由飞行试验结果显示:优化所得气动外形末敏弹落速为30. 0 m/ s,转速为11. 5 r/ s,下落过程中落速和转速及扫描角保持稳定,满足稳态扫描的要求。     

基于球形杀伤元运动特性的明胶靶标标定方法研究

为研究使用明胶靶标对杀伤元进行杀伤威力评估的工程方法,分析明胶靶标的材料力学性能,在实验研究的基础上,结合瞬态动力分析软件对球形杀伤元在明胶介质中的运动规律进行了分析研究。研究结果表明：在使用明胶靶标进行威力实验前,应对靶标材料特性进行标定;球形杀伤元在明胶介质中高速运动时会产生空腔现象,最大空腔直径会随着侵彻深度的增加而增大,杀伤元的速度、阻力均以指数形式衰减;杀伤元以中高速（300～1 000 m/s）侵彻明胶靶标时,可将明胶靶标简化为流体模型。通过实例分析、计算,建立了速度与位移的数学关系,确定了明胶靶标的标定方法。研究结果可为杀伤元威力评估和明胶靶标标定提供参考。