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。     

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。     

线性成型装药起爆方式的比较

通过实验研究了起爆方式对线性成型装药切割效果的影响.线性成型装药金属罩的压垮是复杂的三维过程;起爆方式不同,药型罩压垮方式和形成射流的方式也不同.端面起爆引发滑移爆轰波的作用;棱上中心点起爆,在起爆点附近呈球面爆轰波作用,更远处可认为是滑移爆轰波的作用.理论分析表明:在相同装药条件下,棱上点起爆比端面起爆的切割深度大;若装药长度足够长,装药在棱上点起爆时的切割长度应大于端面起爆时的切割长度.提出采用棱上多点起爆,切割效果可能会更好.     

大锥角罩成型装药PER扩展理论的应用研究

分析了PER扩展理论的锥罩压垮过程,通过仿真得到药型罩的压垮速度历程曲线,利用非线性拟合方法获得极限压垮速度,结合Defourneaux经验公式、P.C-Zhou公式、Randers-Pehrson公式及Carleone-Flis公式,综合计算得到环型起爆条件下B炸药与钽罩使用的Defourneaux公式的系数,为成型过程的模型计算提供参考.结果表明应用改进的PER扩展理论可以描述环型起爆下大锥角成型装药的成型过程.     

不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

为了研究不同状态下的爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)对盖板炸药的冲击起爆影响,采 用Ls-Dyna 仿真软件,建立EFP 撞击起爆带壳炸药的数值仿真模型。利用EFP 成型过程的不同阶段其头部速度不同, 对不同厚度盖板的CompB 炸药进行撞击起爆数值仿真,分析了各个阶段的比动能、头部速度与盖板厚度的关系,以 及盖板厚度与起爆时刻、位置的变化规律。仿真结果表明：在0.5～1 倍装药直径之间,可以得出临界盖板厚度与头 部速度、EFP 沿飞行方向的投影面积成正比,并且EFP 在侵彻大于2.5 倍装药直径的盖板过程时,不会形成剪切块; 笔者设计的口径40 mm EFP 完全成型后,其比动能为61.81 MJ/m2,可以起爆最大盖板厚度为10 mm 的CompB 炸药; 在一定盖板厚度范围内,冲击起爆时间和冲击起爆位置都随着盖板厚度增加而增加;EFP 飞行至0.5 倍装药直径处, 所能撞击起爆的临界盖板厚度是EFP 成型后的2 倍。该研究对于防空防导的战斗部EFP 设计具有一定的参考价值。     

爆轰波形对EFP性能影响的数值模拟

文中利用ANSYS／LS—DYNA软件,通过改变起爆方式（点起爆、环形起爆及平面起爆）产生不同的爆轰波形（球面波、喇叭波及平面波）,对不同爆轰波形作用下EFP的成型过程进行了数值模拟,对不同爆轰波作用下EFP的成型性、飞行稳定性及穿甲能力进行了比较,从而得出不同爆轰波形对EFP性能的影响。结果表明：平面波、喇叭波作用下所形成的EFP较球面波作用下所形成的EFP有更高的性能。     

环形起爆对球缺型药型罩形成EFP速度的影响研究

基于传统的锥形药型罩的模型理论，推导出环形起爆下圆弧型药型罩形成爆炸成型弹丸（EFP）的工程模型，推导出EFP基本稳态时的速度公式，通过调整不同的起爆环位置尺寸，得到相应的稳态时EFP整体速度变化规律，为工程设计提供参考。     

弧锥结合罩的结构参数对EFP成型的影响

运用LS-DYNA仿真软件研究了弧锥结合罩的结构参数对形成侵彻体的影响规律。采用中心点起爆方式,通过改变弧锥结合罩的圆弧曲率半径、锥角和壁厚,对比分析形成的侵彻体性能规律,得出药型罩结构参数对EFP速度、长径比等成型参数的影响规律,拟合得到变化曲线及曲线方程。结果表明：弧锥结合罩的圆弧曲率半径、锥角和壁厚存在最优值。基于研究结果优化设计了一种弧锥结合形药型罩,仿真得到了成型形态和成型参数都较佳的EFP,为多模战斗部的进一步设计提供参考依据。     

准球形EFP成型影响因素的数值模拟

采用非线性动力学程序AUTODYN数值模拟了准球形爆炸成型弹丸(EFP)压垮成型过程,研究了药型罩外曲率半径(R2)和壁厚(h)等结构参数对EFP长径比和速度的影响,并对R2=0.76Dk,h=0.136Dk的EFP进行了脉冲X光摄影实验。结果表明,随着药型罩外曲率半径和壁厚的增大,EFP的长径比逐渐减小,EFP速度逐渐降低;获得了形成准球形EFP的药型罩外曲率半径与壁厚对应关系;数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

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。     

三点爆轰机理与EFP尾翼成型研究（英）

采用爆轰波理论分析了由爆炸成形弹丸装药而成的三点起爆爆轰波的相互作用。运用LS-DYNA软件数值模拟了三点起爆方式下的爆轰波作用、超压形成、药型罩在非均衡爆轰作用下的变形过程,以及尾翼的形成机理等。研究结果显示药型罩表面受到非均衡爆轰载荷作用,发生翻转、变形,在有超压作用的药型罩区域的压合程度小,形成弹丸尾翼,其中起爆半径对弹丸长径比、头尾速度、动能以及尾翼成形有重要影响。模拟中,起爆半径应选在20~30mm之间。实验结果对理论分析和数值模拟研究进行了验证。     

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.     

反爆炸反应装甲串联爆炸成型弹丸匹配设计方法

针对反爆炸反应装甲(ERA)串联爆炸成型弹丸(EFP)成型设计问题,建立串联EFP引爆能力、分离时序和侵彻能力的理论条件。采用ERA引爆判据、EFP速度衰减理论和侵彻理论,分析形状、质量比和速度差对引爆能力、分离时序和侵彻能力影响规律。基于作用场时间τ_e≤1 500 μs的 典型ERA,在飞行距离H≤1 000(为装药口径）时,获得串联EFP成型特征的必要条件,其中：球-杆组合型,前后EFP直径比d_f/d_r≤1.09,前EFP质量与总质量之比0.17f/m≤0.40,前后EFP速度差Δv≥150 m/s;杆-杆组合型,d_f/d_r≤1.09,0.20≤m_f/m≤0.65,Δv≥166 m/s. 对一种球-杆形串联EFP开展反ERA联动实验,采用高速摄影系统观测得到前后EFP分离飞行、前EFP击爆ERA以及后EFP侵彻靶板过程,验证了该设计方法和必要条件的正确性。     

煤油燃料旋转爆轰波起爆与传播特性实验研究

为研究煤油燃料旋转爆轰波的起爆与传播特性,开展气体-液体两相旋转爆轰发动机实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室内径120 mm、外径153 mm、长240 mm,煤油为燃料、富氧空气为氧化剂,通过氢气/氧气微小型脉冲爆轰发动机进行点火;基于燃烧室内的高频压力,分析气体-液体两相旋转爆轰波的起爆过程、传播特性以及发动机的工作特性。实验结果表明：混合物的反应活性至关重要,当氧化剂中氧含量偏低时,混合物反应活性低,旋转爆轰波将无法起爆,直至氧含量增加到39.2%,才能形成自持传播的爆轰波;爆轰波成功起爆后均以双波对撞模态传播,波速为815~ 920 m/s;在 贫油条件下,爆轰波传播速度随着当量比提高呈增加趋势;当空气质量流量大于822 g/s时, 发动机基本以缓燃形式工作。     

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。     

钨球对柱面带壳装药的冲击起爆数值模拟研究

采用AUTODYN-3D数值软件,开展了钨球与不同曲率半径柱面带钢壳Comp B炸药作用过程的数值模拟。分析了钨球撞击位置对炸药冲击起爆特性的影响,采用升降法获得柱面带壳装药的临界冲击起爆速度。结果表明：柱面带壳装药冲击起爆过程与平面带壳装药相一致,炸药起爆点发生在离炸药和壳体界面一定距离处,且随着速增加而越靠近交界面;相同条件下柱壳装药更易于起爆,其临界起爆速度随装药曲率半径r增加呈现非线性增大,碰撞点偏移量δ=0时,r=∞的临界起爆速度较r=40 mm时增加3.2%;随偏移量δ的增大呈现指数增加,r=40 mm时,δ=0.94r的临界起爆速度较δ=0时增加35.6%,较平面带壳装药增加31.5%.     

集束定向EFP成型与侵彻性能研究

针对高速、厚壁巡航导弹及反舰导弹无法通过传统的破片及MEFP战斗部有效击穿/击爆的工程难题,文中提出一种新型集束定向EFP战斗部结构,选用侵彻能力较强的钽-2.5钨合金药型罩,通过点起爆方式在一定空间内形成飞散的集束EFP,采用非线性动力学软件AUTODYN-3D进行数值模拟,得到不同位置药型罩所形成EFP毁伤元的形状、速度以及飞散规律,并通过试验进行验证.试验中集束定向EFP飞散角与数值模拟结果基本吻合,验证了该战斗部设计的可行性,集束定向EFP战斗部具有良好的应用前景,可为我国防空反导弹药和反轻型装甲弹药高效毁伤战斗部提供指导.