10 mm布袋弹致伤威力评估

10 mm布袋弹是具有柔性变形特点的新型防暴弹药,传统的侵彻杀伤弹药威力试验方法及标准不适用于考核评价10 mm布袋弹的致伤威力。为探索此类弹药致伤威力方法,建立了生物致伤模型,进行了生物试验,对试后生物进行了活体解剖和伤情分类,分析了不同条件下的此类弹药对人体的致伤威力特性。试验结果表明:为防止致死情况发生,10 mm布袋弹在0.1～1 m范围内严禁对人员进行射击,在3 m距离外,使用过程中应避开胸腹部等要害部位。     

某NV型防暴动能弹战斗部设计的非致命效能考虑

根据部队对动能弹有效驱散人群而不致伤残的战术需要,以制式步枪为平台进行研制的分体式发射接口的超口径弹药——某NV型防暴动能弹。为实现该弹战斗部的非致命效能,文中分别从弹丸设计、材料选择、弹筒形状、弹托、密封盖设计等要素进行考虑,提升防暴性能指标。通过样弹试验,NV型防暴动能弹基本达到非致命效能设计要求。     

霰弹对人体杀伤效应的试验研究

为了使霰弹在维稳处突时有效发挥作用,有必要对霰弹侵彻效应进行系统科学的研究.在分析动能弹丸对人体目标作用机理的基础上,通过建立霰弹射击平台,选用肥皂模拟肌体组织,进行了不同霰弹在不同射击距离上的终点效应实验.得到在10 m有效作用范围内,BB弹非致命打击效果最为理想,为该类防暴动能武器及弹药的科学使用及优化改进提供帮助.     

中国97式18.4mm系列防暴枪

97式18.4mm防暴枪是我国自行研制的一款中口径制式警用防暴武器。该枪采用唧筒式供弹方式,有无托和直托两种型号。97-1式在97式基础上改成了折叠托型;97-2在97-1基础上采用弹匣供弹。97式18.4mm系列防暴枪可配用多种18.4mm弹药,如催泪弹、染色弹、橡皮弹、橡皮霰弹、布袋弹、防暴动能痛块弹、防暴动能霰弹、杀伤霰弹等,可满足不同任务需求。     

国产两款新颖的18.4毫米双管便携式防暴枪

正目前,我国现役的警用防暴武器有97式18.4毫米唧筒式防暴枪,2010式18.4毫米半自动防暴枪,9毫米转轮手枪以及2010式38毫米警用线膛、自动防暴枪等。上述武器在反恐、防暴等过程中起到了重要的作用,但是也存在着某些不足:97式、2010防暴枪威力大、使用弹种多样,但尺寸较大,携行不便,在民居、车内等空间狭小环境使用多有不便;9毫米转轮手枪携带方便、隐蔽性强,但威力不足、功能单一、橡皮弹总动能不足而比动能较大。为解决上述问题,满足公安干警、维和警察执行任务的需要,湖南兵器轻武器研究所立足于现有18.4毫米系列弹药,研制成功了性能先进的18.4毫米系列便携式手持防暴武器。     

基于可控能量释放法的大批量防暴弹处废实践

为促进防暴弹处废工作朝着更加安全有序和经济环保的方向发展,在借鉴通用弹药处废技术的基础上,基于防暴弹的内部结构和作用特点,提出了由使用单位利用可控能量释放法自行组织实施处废的设想,重点分析了远距离拉发和露天焚烧的使用时机及注意事项.结合近期一次大批量防暴弹的处废实践,通过理论计算校核单枚防暴弹的爆炸威力和冲击波的安全距离,确定了处废方案的主要技术参数.在实施阶段,以保障人员安全为前提,选择处废场地并进行功能区域划分,提出装载和运输的注意事项,详细规划两种方法的实地操作步骤.处废工作取得了圆满成功,验证了两种处废方式的可行性.该研究可为防暴弹使用单位组织类似的处废工作提供有益的经验和借鉴.     

某小口径埋头弹弹体破碎性研究

埋头弹作为一种新型弹药,具有体积小、形状规则等优点,是未来弹药发展的重要方向之一。弹体破碎性直接影响弹丸威力,为提高弹丸威力,弹体材料、炸药种类、弹体装药结构必须合理搭配。通过对30CrMnSiA、40MnNiMo、50SiMnVB 3种常用弹体材料进行破碎性试验,寻求一种适合某小口径埋头弹的弹体材料。试验结果表明：50SiMnVB材料的弹体形成的有效破片数量最多,质量相对均匀,更适合用于小口径弹药弹体材料。同时,针对50SiMnVB弹体材料形成破片质量分布不均、利用率低等问题,利用ANSYS LS/DYNA有限元分析软件对该口径埋头弹弹体膨胀和自然破片形成过程进行了数值模拟,通过对弹体自然破片形成机理的分析并结合埋头弹发射具有高膛压、高过载的特点,设计出一种结构简单,加工成本低廉,可用于高膛压、高过载的弹体结构,并对所设计的弹体结构自然破片的形成过程进行数值模拟。数值仿真结果表明该种弹体结构设计方案具有较高的可行性。进行了破碎性试验验证,试验结果表明该种弹体结构形成的有效破片数量可增加16.5%。     

超高射频串联发射系统设计

基于弹药串联装填发射原理,给出了超高射频串联发射系统设计,就整体结构、弹丸设计和控制系统进行了详细讨论,设计了多发串联弹组,精确控制了内弹道药室初容积和弹丸启动压力2个重要初始参数。针对超高射频的特点设计了系统试验方案,通过调整串联弹组中尾翼连接长度,按照不同的射频进行了多发弹丸连续射击,测试了点火脉冲及其频率、弹丸膛口速度、实际射频以及膛内压力变化曲线,并对试验结果进行了分析讨论。试验实现稳定高初速射频10000r/min5连发射击,验证了超高射频串联发射系统设计的合理可行。     

一种基于发射接口的非致命性防暴动能弹的设计

为研制适用于制式步枪发射的非致命性防爆弹,根据防暴弹致伤标准,设计了与分体式发射接口配用的新型防暴弹,改进了防暴弹的传统设计模式。试用表明这种弹安全可靠,贴近部队需要,具有重要的实战意义和广阔的应用前景。     

美国12.7毫米TAMG机枪及其嵌入式弹药

美国ARES公司研制了一种新型12.7毫米TAMG机枪以及供该枪使用的嵌入式弹药。这种嵌入式弹药的弹丸为普通M3式弹丸,用三个固定肋将其预先固定在一个带有普通底火的塑料弹壳内,再用带有顶盖的透明塑料塞塞住弹壳口部,并将弹丸头部完全包复。塑料塞上部有一道外环形凹槽,用作塑料弹链链节的导向卡槽。这种弹药发射时所产生的压力不超过3866公斤/厘米~2。它也可采用次口径脱壳弹弹丸。     

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。     

强冲击下PZT-5H压电陶瓷的动力响应及电输出特性研究

为了揭示冲击压力对PZT-5H压电陶瓷电输出特性的影响,利用自行建立的聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统,以一级轻气炮作为加载手段,开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击复合靶板（钢片-压电陶瓷-有机玻璃）的实验。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行弹靶碰撞的有限元分析,分析了不同速度下PZT-5H的冲击压力时程。根据实验系统建立了弹靶接触时应力波传播的简化模型,并通过模型计算出复合结构中PZT-5H压电陶瓷承受的冲击压力峰值。运用实验得到的冲击压力时程、压电陶瓷输出电压时程和储能电容充电电压时程,分析了不同峰值压力脉冲作用下PZT-5H压电陶瓷电输出特性的变化规律。研究结果表明：冲击压力峰值的计算结果与仿真结果、实验测量结果趋势吻合;冲击压力峰值在200~700 MPa范围内时,PZT-5H压电陶瓷输出电压峰值随着冲击应力峰值的增加而增大,且近似呈线性关系;在高速撞击PZT-5H压电陶瓷过程中动能与电能的能量转化效率较低,当储能电容量与PZT-5H压电陶瓷电容量比值为5.9∶1时,压电陶瓷的能量转化率为1.1%.     

非致命动能弹钝性冲击假人胸部的数值模拟

为验证应用Hybrid Ⅲ假人开展非致命动能弹钝性冲击损伤的有效性,揭示动能弹钝性冲击与汽车安全领域大质量低速冲击的不同,采用数值模拟的方法研究了非致命动能弹和大质量冲击物钝性冲击Hybrid Ⅲ 50^th假人胸部的动态过程,并基于粘性标准对非致命动能弹胸部损伤风险进行了数值评估。结果表明：Hybrid Ⅲ假人在非致命动能弹钝性冲击下的胸部压缩量和粘性指数最大值均在尸体实验的验证区间内,是一种有效的损伤评估替代物;在同等初始能量下,非致命动能弹钝性冲击时程更短、冲击力峰值更大、能量衰减速度更快,会造成胸部局部动能和内能的快速转换,从而形成局部表面伤,创伤面大于弹体横截面,且在肋骨前侧拐角处首先出现应力集中,容易造成断裂;而大质量低速冲击时的冲击物动能大部分转化为胸部内能,损伤伤情以胸内骨折和脏器损伤为主。质量为30 g的L5型棍弹速度超过74.6 m/s时,造成胸骨或两根以上肋骨骨折的概率超过50%。     

弹体撞击作用下平纹织物的动态响应分析

利用LS-DYNA有限元软件模拟弹体撞击作用下平纹织物的动态过程,分析织物断裂前的变形特性以及能量吸收特性,讨论边界约束条件和弹体形状对织物动态响应的影响。结果表明:纱线应变能和纱线动能是弹体动能转变的最主要形式,在给定计算的时间内,对于四边无约束、对边固定约束和四边固定约束3种边界条件,不论弹头形状采用平头、半球头和卵形头中的哪一种,两者之和占弹体动能损失量的比例不小于74.6%。模拟结果还表明,边界约束条件和弹体形状对织物的变形、应力分布以及能量吸收特性均有明显影响。边界条件不同,纱线动能和纱线应变能占弹体动能损失量的比例会发生较大变化,织物的能量吸收特性也不同。弹体头部形状不同,受撞击区影响的纱线数目也不同,弹头越钝,织物中抽拔出的纱线数目越多。从织物结构的抗弹性能角度看,织物结构抗钝头弹体的穿透能力要优于尖头弹体。     

无动力动能弹命中角约束变结构导引律研究

基于变结构控制理论推导得出一种命中角约束下的导引律。以某型动能弹为例,分别针对固定目标和慢速移动目标开展了弹道仿真。计算结果发现,无论是打击固定目标还是慢速移动目标,动能弹都能够以指定的终端角度准确命中,而且命中目标时,动能弹的攻角和侧滑角均保持为0°,有利于提升动能弹的打击效果。动能弹在整个过程中,过载、攻角和侧滑角均满足限制条件,说明该弹着角约束导引律是可行的。     

基于累积参数模型巡航导弹毁伤概率计算

累积参数模型、期望值点炸模型和随机点炸模型是目前用于目标易损性分析与毁伤评估的主要模型．基于平行网格射击线技术和蒙特卡洛方法，利用累积参数模型建立巡航导弹易损性分析仿真平台，进行动能弹丸打击下巡航导弹毁伤概率（Pk／h）研究．对巡航导弹毁伤概率随动能弹丸速度、打击方位角和高低角变化规律进行深入分析，为巡航导弹毁伤机理与终点效应研究提供重要参考．     

聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性数值模拟

为了研究聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性,进行了高速冲压推进动能弹全弹一体化流场的数值模拟研究,分析了冲压发动机工作和非工作时流动特性差异,以及冲压发动机工作时聚乙烯的燃烧和推进特性。结果表明,冲压发动机工作时,燃烧室内压力均匀,中心轴线平均压力约为2.1MPa。随着轴向距离x的增大,火焰锋面先靠近固体燃料表面后逐渐远离。在再附着点之前,随着轴向距离x的增大,固体燃料的表面温度与燃面退移速率均持续增大,在再附着点附近达到最大值,然后不断减小。在本研究设计的气动构型下,高速冲压推进动能弹产生的额定推力、净推力分别为250N和76N,基于燃料的比冲为10593m·s~(-1)。     

动能弹斜侵彻钢筋混凝土性能影响研究

为研究不同倾斜角、攻角对动能弹侵彻钢筋混凝土性能的影响,采用AUTODYN有限元软件对该问题进行分析,获得不同倾斜角、攻角下动能弹贯穿钢筋混凝土靶板的速度降曲线及横向偏移距离。结果表明:随侵彻倾斜角、攻角的增大,动能弹贯穿靶板后速度降越大、剩余动能越小,横向偏移距离越大;弹着点在钢筋网节点上时钢筋混凝土抗侵彻性能更高。     

非爆破柔性气缸弹射器研究

研究一种基于压缩气体静音发射的柔性气缸弹射器,实现了在约束且不爆破的情况下对弹射物变距离做功。通过弹射理论分析、仿真计算和实验验证相结合的方法,对柔性气缸弹射器动力学特性进行研究。结果表明：柔性气缸折叠压缩、充气展开弹射能实现对弹射物的发射,弹射过程无爆破现象;弹射器弹射能力受到柔性气缸初始长度、柔性气缸与弹射物的接触面积、柔性气缸压力等因素的影响。在对不同初始长度柔性气缸的弹射能力的研究中发现：柔性气缸初始长度越长、折叠量越大,柔性气缸展开弹射的作用距离就越大,弹射能力也就越强;通过4个1 000 mm×2 000 mm 规格的柔性气缸组在2 MPa压力作用下弹射质量60 t弹射物可产生4.6 MJ能量,可实现对大质量物体的弹射。该研究成果对实现高压气体可控能量释放与大质量弹射技术研究具有参考意义。     

燃烧轻气炮点火对内弹道性能影响的仿真分析

为探索燃烧轻气炮点火对内弹道性能的影响,应用商业软件对其进行仿真分析,通过施加能量模拟点火源,采用计算流体力学方法对燃烧轻气炮内弹道气体流场进行数值模拟分析。计算结果表明:燃烧轻气炮点火源布置对弹底压力波动影响很大,在一定范围内合理增加点火源数量、点火能量和放电时间都可以减小弹底压力波动,但对弹丸初速影响不大。