基于绕射假设的随进引信爆炸过载计算方法

针对串联攻坚战斗部随进引信设计中,前级战斗部爆炸冲击过载工程计算方法缺乏的问题,提出了基于绕射假设的随进引信爆炸冲击过载计算方法。该方法通过爆炸产物的平面波绕射假设得到等效爆炸冲击过载和过载持续时间的计算公式;其中的临界压力、速度参数根据炸药爆炸的能量相似原理,将前级战斗部装药产生的爆炸环境等效为相应当量的TNT球形装药,计算出装药密度后,查表得到。试验表明:通过该方法计算得到的爆炸过载和持续时间与试验测试过载下限基本吻合。     

串联战斗部后级弹体对前级口径及自身初始姿态的适应性

为分析环形切割型串联战斗部对前级口径及自身初始姿态的适应性,开展了战斗部对目标作用的数值模拟研究.基于有限元分析软件LS-DYNA完全重启动技术,对不同口径前级和不同战斗部初始姿态下,后级弹体的随进侵彻过程进行数值计算分析.结果表明:前级口径对后级弹体的剩余速度和姿态影响较大,且趋势确定;但战斗部初始姿态对后级弹体的剩余速度和姿态影响很小,且趋势不确定;靶板失效形式可能是一个较重要的影响因素,值得进一步研究.     

侵彻弹斜侵彻多层介质的三维数值仿真

利用LS-DYNA3D有限元软件,对串联反跑道弹药二级随进弹斜侵彻机场跑道底层结构进行了全过程数值模拟.根据不同侵彻速度分析了侵彻深度、侵彻时间和侵彻过载等关键响应,得到了侵彻弹侵彻跑道底层复合介质的侵彻规律以及对弹体结构的动态响应规律.结果表明,当侵彻弹穿过介质界面时弹体翻转量被加速,导致弹体最大侵深穿过介质界面时侵彻响应发生跃变.通过实验对仿真结果进行了验证,两者吻合较好.     

串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹的数值模拟

利用移动载荷自定义程序的弹-靶分离方法,并结合Forrestal半经验靶体阻力函数,开展了串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹数值模拟。在实验验证计算模型及自定义程序可靠的基础上,研究弹-靶轴偏置、倾角、攻角等对串联随进弹侵彻弹道轨迹的影响规律。研究结果表明：弹-靶 轴偏置、倾角、攻角等因素对弹体的弹道轨迹及侵彻深度影响显著;预开孔孔道具有一定的引导侵彻作用;在弹-靶轴偏置、倾角及攻角的共同影响下,随进弹侵彻预开孔靶存在着跳飞可能。     

爆炸冲击过载对随进子弹影响的仿真与分析

采用非线性动力分析软件Autodyn对装有随进子弹攻坚战斗部的飞行及爆炸过程进行了仿真计算,模拟了攻坚战斗部从着靶爆炸到子弹随进的初期过程,并着重对战斗部爆炸后产生的过载对随进子弹的飞行速度、飞行姿态、结构强度等状态的影响进行了仿真计算。得到了关于随进子弹在受过载作用前后的状态数据,并将仿真结果与某型号研制试验结果进行了比对分析。     

反跑道动能弹斜侵彻机场多层跑道的三维数值模拟

应用LS-DYNA有限元仿真软件对反跑道动能侵彻弹斜侵彻机场跑道的过程进行了三维数值模拟。研究了侵彻速度、入射斜角、侵彻弹重心位置以及跑道内介质交界面对侵彻过程的影响。结果表明：侵彻弹弹体质心位置靠前能减少侵彻中弹体的翻转,增加侵彻深度;多层介质界面的存在加速了弹体姿态翻转,侵彻速度越小和斜角越大时其现象越明显,同时改变了弹体过载响应,加剧了侵彻弹壳体应力集中。仿真结果对反跑道动能侵彻弹设计具有参考价值。     

随进引信前级爆轰场环境解除保险方法

针对串联式攻坚战斗部随进引信的解除保险环境少的问题,提出利用前级爆轰场解除随进引信保险的方法。该方法利用串联攻坚式战斗部前级引爆所产生的爆轰场环境,爆轰场形成的冲击波使运动中的随进引信产生减加速度,从而使随进引信内的剪切销产生惯性力剪断铜丝解除保险。试验从理论和仿真两方面探求结果,表明:爆轰场可以作为串联式攻坚战斗部随进引信解除保险的环境。     

表面异形遮弹层的诱偏机理与试验

为揭示表面异形遮弹层的诱偏机理,采用Hertz接触理论建立了弹体与偏航层中异形体撞击的力学模型,综合考虑了弹体入射姿态、命中速度以及异形体材料特性、几何参数等因素的影响,并根据刚体运动学理论进一步导出弹体与异形体撞击过程中的运动微分方程.弹体偏转角随命中速度增大而增大;在一定速度范围内,计算结果与试验数据较为接近.结果表明,弹体在撞击异形体的过程中受到巨大的非对称力作用,且其作用随命中速度增大而增大,致使产生较大的攻角和角速度,削弱了弹体侵彻威力.     

基于LS-DYNA 的弹体入水过程冲击响应仿真

针对新型破障炮弹、助飞鱼雷等入水武器装备研制需求,开展弹体入水过程的冲击响应数值模拟,对比 分析弹头形状、入水初速和入水角度对速度衰减及过载响应等产生的影响。仿真结果表明：平头弹速度衰减最快, 锥头弹次之,圆头弹衰减最慢;圆头弹过载峰值最小,其头形结构最利于水中运动的稳定;入水初速越大,速度衰 减越快,弹体所受载荷增加也越明显;圆头弹倾斜60°入水时,前期速度衰减相对较慢,后期加快,过载峰值相对较 低。该仿真可为弹体设计和入水初态选择提供理论参考。     

冲击载荷下分段式弹动态响应特性的数值模拟

侵彻过程中,弹体的结构冲击响应对过载信号的精确分析产生了干扰.基于ABAQUS软件对利用霍普金森压杆改造的装置为分段式长杆弹提供加速度激励的过程进行数值模拟研究,分析打击杆在不同加载速度下撞击分段式长杆弹可获得的速度、弹体内外部不同部位的加速度时程曲线及弹体内部应变时程曲线等,可为弹体侵彻的实验研究及过载特性的分析提供参考.     

弹箭磁屏蔽效能仿真及分析

为了分析磁传感器的测量误差,建立了弹体静磁屏蔽效应数学模型,利用ANSYS软件进行弹体三维磁场仿真,分析了弹体相对磁导率、壁厚等自身因素对磁屏蔽系数的影响,仿真结果与理论计算结果一致。仿真研究并拟合出弹体磁屏蔽系数与弹体姿态角之间的关系。结果表明,当弹轴与磁场方向平行时,磁屏蔽系数最小,随着夹角的增大,磁屏蔽系数增大,当弹轴与磁场方向垂直时,磁屏蔽系数最大。建立了磁屏蔽椭球模型,提出直接获取软磁误差矩阵的方法,为磁传感器的误差校正提供了理论基础;给出了利用磁屏蔽椭球模型直接解算弹体相对于地磁矢量姿态角的方法,为磁传感器在弹上的应用提供了理论基础。     

破爆型串联战斗部前级对后级影响数值模拟

利用有限元软件对破爆型串联战斗部第一级装药爆轰对第二级随进子弹影响结果进行了数值模拟.分别计算了在不同后级子弹速度、不同前后级距离条件下的影响结果.获取了前级爆轰产物对后级子弹速度的影响结果以及前级爆轰产物作用于随进子弹及装药上的超压.该计算结果为破爆型串联战斗部结构设计有较大的参考价值.     

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.     

复合结构弹头对多层靶的侵彻效能研究

为改善斜侵彻多层靶情况下弹丸的弹道稳定性,设计一种多层复合结构弹头.运用ansys/ls-dyna对复合结构弹头斜侵彻多层靶进行数值模拟,分析弹头结构不同材料组合对弹体剩余动能和弹道稳定性的影响.结果表明:在20°着角下,设计的多层结构弹头具有自砺性;2层和3层结构弹头在弹道稳定性和质量损耗上均明显优于制式弹;设计的多层结构弹头最优方案为2层合金钢结构弹头.该研究可为穿甲弹头结构设计以及小口径枪弹与多层靶的斜侵彻弹道分析提供参考.     

类椭圆截面战斗部侵彻混凝土弹道特性研究

为研究类椭圆截面战斗部对混凝土靶板的侵彻问题,获得具有更好的侵彻特性的类椭圆截面战斗部,对 类椭圆截面战斗部侵彻混凝土弹道特性进行研究。定义类椭圆截面战斗部的截面特征参数,利用LS-DYNA 软件对 不同特征参数下的类椭圆截面战斗部建立有限元模型,仿真侵彻过程,并通过young 公式确定数值仿真结果。结果 表明：弹丸在侵彻过程中的纵向偏移量随截面特征系数的增大而减小,弹丸总侵彻深度与截面特征系数反向变动。     

EFP战斗部破片场复合技术研究

为提高破片模式的毁伤效能,提出了一种将预制破片群与药型罩破片群相结合的复合破片场成型技术,给出了复合破片战斗部的弹体结构,对破片场的成型过程进行了数值仿真,并进行了实验验证。研究结果表明:采用该技术的战斗部,可形成中心区域为药型罩破片群、外环为预制破片群的复合破片场,且形成的破片场密度均匀,径向散布角达22.5°; 该复合破片场成型技术可应用于巡飞弹战斗部。     

一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部数值模拟研究

为进一步提高侵彻威力,设计了一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部方案.利用数值模拟方法,对外衬结构参数不同的战斗部进行模拟仿真,分析外衬对药型罩初速分布及弹丸成型的影响.模拟结果表明,优化外衬的结构参数,可以控制药型罩速度梯度,进而控制弹丸成型形状,最终所设计战斗部可成型长径比为4:1的密实杆式弹丸,弹丸可穿透30 mm厚45钢.研究结果表明,在线形药型罩外侧布置贴片,可以控制弹丸成型后的形状.     

超声速弹丸高空流场数值模拟与稀薄气体效应研究

利用直角坐标网格技术研究高超声速稀薄气体流动的DSMC模拟方法,编制了高空弹丸外流场数值模拟通用计算程序,将本方法的计算结果与有关文献中公布的理论模型数据进行了对比,验证本方法的正确性。模拟了稀薄流下不同海拔高度尖拱型弹头和其他外形弹头的在超声速来流中的流场,并推广至不同外形弹头气动受力情况的计算,研究其稀薄效应。分析比较发现了随着海拔高度的升高,稀薄效应使弹丸的激波层厚度增加,外部流场压缩性减弱,表面的热流密度有所降低。相比于尖拱型弹头,钝头弹丸在驻点处所受的压力较小,尾部较强,符合高超声速飞行器钝头弹体的受力规律。     

高速旋转弹丸外弹道修正分析及数学模型的建立

跟踪国际智能弹道修正弹药前沿，针对高速旋转的弹丸，文中在介绍压电效应产生机理的基础上，分析了基于压电陶瓷智能材料的弹头修正技术方案．阐述了其机构组成和工作原理．并建立了修正弹丸的外弹道数学模型。     

周向毁伤线性聚能战斗部威力的仿真

为提高线性爆炸成型弹丸的毁伤概率,提出一种新型战斗部结构。应用ANSYS/LS-DYNA软件完成了爆炸载荷下战斗部的数值模拟。结果表明,该战斗部能够按照预期设想,在四个方向上形成具有一定速度的线性爆炸成型弹丸,实现周向毁伤,形成的线性爆炸成型弹丸可用来对付防护网、通电墙、车辆等目标,并具有一定的毁伤能力。研究结果为线性聚能装药结构的研究提供了一种新的选择。