基于粘性标准的防暴动能弹冲击损伤评估综述

为了科学评估防暴动能弹冲击人体所造成的损伤程度,国内外学者有关防暴动能弹致伤标准的研究就从未停止。通过对防暴动能弹致伤标准之一的粘性标准相关文献的研究,梳理了当前国外研究现状,总结了现有粘性标准损伤评估存在的问题,并对防暴动能弹损伤评估方法的发展做出展望：一是耦合多维致伤标准,形成防暴动能弹冲击损伤评估组合判据;二是利用深度学习的神经卷积网络模型,获得预警算法以指导防暴动能弹的科学使用。同时提出了火炮类武器城市战条件下对远场低附带人员损伤标准的建议、量化指标和火炮战斗部材料的优化选择。为下一步国内基于粘性标准的防暴动能弹冲击损伤评估的研究提供了一定参考。     

防暴动能弹终点效应测试靶标研究进展

为科学评估防暴动能弹的致伤威力,建立可靠的终点效应测试靶标,基于靶标结构特性,将现有测试靶标划分为生物靶标、物理靶标、仿生靶标和数值靶标4类,并通过系统综述已有相关文献,对比分析了各类靶标的结构特点、应用场景、可测参数、损伤判据及其优缺点.研究发现,当前对生物靶标和仿生靶标的研究进展缓慢;数值靶标仿真程度高,但器官、骨骼等材料特性,特别是动载荷下的材料响应特性未知,导致难以真实反应人体在实际冲击中的损伤效应;物理靶标中的人体躯干模型相较目前已有的假人靶标而言,具有解剖结构相似程度高、骨骼内脏受压情况可测等优点,但仍具有内部损伤不可验证等缺陷,结合实际需求指明了测试靶标的下一步发展方向.     

基于CFD技术的脉冲防暴水炮高压气嘴的结构设计

射流出口速度值是影响脉冲防暴水炮技术性能的敏感因素,为研究不同结构气嘴对射流出口速度的影响,采用CFD技术数值研究了三种不同入口面积气嘴的二维流场,其中大涡模拟方法和二维非稳态的VOF模型被用于描述气嘴流场的湍流分布和追踪管内外的气液界面,研究发现过大或过小的气嘴入口面积都会减慢水炮的发射过程,不同的气嘴结构对于初始时刻的射流形状是没有影响的,但因改变了管内的气液参混过程,从而导致对射流的一次和二次雾化产生不同影响.     

脉冲防暴水炮管内湍流的大涡模拟及实验验证

作为以刺激剂驱散为主要防暴手段的脉冲防暴水炮,其发射管内的气液湍流运动对于脉冲防暴水炮管外射流及其雾化影响较大,必须进行深入的研究分析。采用二维大涡模拟模型对管内湍流进行了数值模拟,玻璃管内气体撞击水柱的高速摄影实验用于模拟验证。验证表明,大涡模拟较标准k-ε模型能更为准确地描述管内的气液参混,用其进行管内湍流模拟是可行的。为脉冲防暴水炮的数值研究找到了可靠手段,所得结论为水炮的优化设计及变初始边界条件的数值模拟打下了一定基础。     

38mm中空球形弹冲击仿生靶标的有限元模拟北大核心

为进一步提高防暴动能弹的本质安全化设计,借鉴法国Flash-Ball动能弹设计理念,提出设计适用于国内现役38mm防暴枪的中空球形弹,从仿真的角度检验其非致命效能,进行参数优化设计。采用八节点六面体单元SOLID164模拟弹体和仿生靶标模型,38mm中空球形弹和仿生靶标材料均选*MAT_PLASTIC_KINEMATIC,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对冲击弹-靶冲击过程进行仿真,改变弹体速度和壁厚进行比对分析。结果表明,38mm中空球形弹以60m/s的速度作用于仿生靶标时产生较大形变最终变成圆饼状;弹丸致伤威力随着速度和壁厚的增加而增加;以动能和比动能检验其非致命性,当壁厚为5mm时不造成中度以上损伤的终点速度阈值为76.16m/s。     

某型强光爆震弹的使用可靠性试验研究

为了考察某型强光爆震弹的使用可靠性,分别选用储存期内、满储存期和超储存期的弹药为样本,通过高速摄影机、SEM、DSC、光强仪及声级计等对其发火机构的点火可靠性、主装药状况及作战效果等进行表征和测试。结果表明:经5 a储存后,击发机弹簧扭矩势能、点火管火焰长度和延期时间的平均值分别为0.455 N·m、305mm和3.31 s,均能保证弹药击发时的可靠点燃;主装药的SEM图表明,各组分经长期储存后依然分散均匀,没有出现明显的质量变化;DSC曲线中,主装药储存前、后的熔点位移幅度小于2℃,表明该配方具有良好的安定性能;声压和光强的测试表明,二者均随时间的延长而略有衰减,但在5 a的使用期内,均能达到战术技术指标要求。以上研究表明该型强光爆震弹在使用年限内具有极高的可靠性,且使用期有延长的可能。