新型多线形爆炸成型弹丸战斗部的弹丸成型及毁伤研究（英文）

为了简化工艺并提高线形爆炸成型弹丸(LEFP)的成型质量和毁伤威力,设计了一种中心起爆的新型多线形爆炸成型弹丸(MLEFP)战斗部,药型罩具有弧顶厚度小于边缘厚度的特点。通过数值模拟方法计算了弹丸的成型及飞散效应,并对药型罩进行了优化。设计了后翻转形成密实弹丸的战斗部原理样机并进行了静爆实验。模拟结果表明,在中心起爆方式下,药型罩弧顶厚度大于边缘厚度时,药型罩易前翻转形成弹丸;药型罩弧顶厚度小于边缘厚度时,药型罩易后翻转形成密实弹丸。铁材料药型罩的成型效果优于铜材料。静爆试验结果表明,MLEFP战斗部形成的弹丸可贯穿离爆炸中心2.5m处的30mm厚的45号钢板。     

新型多线形爆炸成型弹丸战斗部的弹丸成型及毁伤研究

为了简化工艺并提高线形爆炸成型弹丸(LEFP)的成型质量和毁伤威力,设计了一种中心起爆的新型多线形爆炸成型弹丸(MLEFP)战斗部,药型罩具有弧顶厚度小于边缘厚度的特点.通过数值模拟方法计算了弹丸的成型及飞散效应,并对药型罩进行了优化.设计了后翻转形成密实弹丸的战斗部原理样机并进行了静爆实验.模拟结果表明,在中心起爆方式下,药型罩弧顶厚度大于边缘厚度时,药型罩易前翻转形成弹丸;药型罩弧顶厚度小于边缘厚度时,药型罩易后翻转形成密实弹丸.铁材料药型罩的成型效果优于铜材料.静爆试验结果表明,MLEFP战斗部形成的弹丸可贯穿离爆炸中心2.5m处的30mm厚的45号钢板.     

LEFP对杆式穿甲弹干扰的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA软件对不同拦截角度、不同药型罩锥角和不同药型罩壁厚下线性爆炸成型侵彻体(LEFP)干扰杆式穿甲弹以及被干扰后侵彻靶板的全过程进行了数值模拟,分析了LEFP干扰杆式穿甲弹的影响因素。结果表明,拦截角度、药型罩锥角和壁厚的变化均对干扰效果造成了较大影响,LEFP的干扰效果随着药型罩锥角和壁厚的增加都是先增加再减小,当锥角为120°、药型罩壁厚为3mm时对杆式穿甲弹的干扰效果最佳,防护效果最好;其中拦截角度对于干扰效果的变化没有明显的规律,LEFP与弹杆夹角为82°时对后效靶板的穿深为25mm,与无干拢的情况相比降幅最大。     

爆炸成型PELE形成影响因素的数值模拟研究

为研究爆炸成型横向效应增强型侵彻体(爆炸成型PELE)的形成规律,基于一种中心点起爆的包覆式复合药型罩战斗部结构,采用AUTODYN数值模拟软件计算爆炸成型PELE形成过程;运用图像处理技术,提取侵彻体形成后的边界并计算出密实度作为衡量侵彻体形成优劣的评价依据,获得了药型罩材料、结构以及装药长径比对爆炸成型PELE形成性能的影响规律。结果表明,在中心点起爆条件下,采用变壁厚结构铁外罩、等壁厚结构铝内罩组合方式,内外罩顶厚度比为2∶3、装药长径比为0.5时,可获得密实度较高的爆炸成型PELE,其结构参数为:外罩内、外曲率半径分别为1.00D和1.15D,外罩顶厚度为0.06D,内罩内、外曲率半径均为0.42D,内罩顶厚度为0.04D。     

周向MLEFP成型过程的数值计算

为提高周向多线性爆炸成型弹丸的毁伤性能,用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对周向MLEFP成型过程进行计算。通过对成型后LEFP性能的统计分析,得出装药长径比对周向MLEFP成型性能的影响规律。结果表明,在爆炸载荷作用下,周向MLEFP装药结构能够在四个方向上形成具有一定速度和长度的线性爆炸成型弹丸,可以实现从四周进行近距离拦截和引爆来袭导弹、毁伤轻型装甲目标的目的;当装药长径比取1.0≤L/D≤1.5时,形成的LEFP速度高,密实度好,集群毁伤效能好。     

基于钽球缺药型罩的多模式毁伤元成型规律

为研究钽球缺药型罩毁伤元成型规律,通过爆轰波碰撞理论和马赫高度计算模型分析了起爆半径对毁伤元成型的马赫超压和马赫高度的影响;利用LS-DYNA有限元程序研究了钽球缺药型罩结构参数(内曲率半径、外曲率半径、罩壁厚)对毁伤元成型的影响。结果表明,中心单点起爆可以形成EFP,环起爆半径为0.8倍装药半径可形成杆式EFP;毁伤元速度和密实度与药型罩内曲率半径呈正相关,与药型罩外曲率半径和药型罩壁厚呈负相关,毁伤元长径比与药型罩内外曲率半径以及壁厚呈负相关;在药型罩内曲率半径R1和外曲率半径R2关系为1.04相似文献   

基于爆炸成型弹丸(EFP)的大锥角喇叭罩成型规律

为了进一步拓展适用于爆炸成型弹丸(EFP)的药型罩结构,基于弧锥结合罩结构,提出了一种可形成密实EFP的大锥角喇叭罩。根据药型罩结构特点,分析了大锥角喇叭罩与传统弧锥结合罩和球缺罩在压垮过程中的区别和特点;运用LS-DYNA数值模拟软件,计算得到了大锥角喇叭罩的结构参数(虚拟罩高、喇叭曲率半径、圆弧曲率半径和罩厚)对EFP侵彻体速度、长度、密实度等成型参数的影响规律。结果表明,大锥角喇叭罩罩厚对侵彻体的影响主要体现在头部速度,虚拟罩高和圆弧曲率半径则决定了侵彻体长度及密实度,而喇叭曲率半径则主要影响侵彻体头部的成型状态;与传统弧锥结合罩和球缺罩形成的EFP相比,相同质量的大锥角喇叭罩形成的EFP在头部速度、长度、长径比及密实度等方面均具有一定优势,可将侵彻体密实度提高1～3.5倍,具有应用于EFP战斗部的潜力;其适用于较佳EFP成型时各结构参数的取值范围为:虚拟罩高0.14～0.16倍装药直径,喇叭曲率半径1.5倍装药直径以上,圆弧曲率半径0.4～0.8倍装药直径,罩厚0.04～0.045倍装药直径。     

变壁厚双层药型罩壁厚匹配的数值计算与实验验证

参考变壁厚药型罩和双层药型罩的结构优点,根据能量利用的观点提出了一种新型变壁厚双层药型罩,采用正交实验及AUTODYN有限元软件对药型罩的结构参数进行优化并通过试验进行了验证。数值计算结果表明,在同等装药量下,由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体的性能要优于由变壁厚药型罩或双层药型罩形成的侵彻体的性能。与常用的等壁厚单层药型罩相比,射流头部速度增大559m/s,射流质量基本不变,铜的利用率提高了19.1%。由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体可以提高战斗部的侵彻能力,同时也有利于节约昂贵的金属材料。     

药型罩参数对周向MEFP成型的影响

采用ANSYS/LSDYNA有限元软件数值模拟研究了药型罩参数对周向MEFP成型的影响.通过对成型后的集群EFP性能统计分析,得到药型罩曲率半径、壁厚和口径对周向MEFP成型性能的影响规律和参数之间的合理匹配关系.结果表明,在爆炸载荷作用下,周向MEFP装药形成的中间层EFP速度明显大于边缘上下层EFP速度;而且当药型...     

起爆方式对线性成型装药爆炸威力的影响

为研究不同起爆方式对线性成型装药爆炸威力的影响,根据线性成型装药的爆轰机理,设计了5种起爆方式,得到不同起爆方式下线性成型装药的侵彻威力。结果表明,对线性成型装药,端面起爆可以形成偏向的线性爆炸成型弹丸(EFP);上端面中心点起爆和上端面中心线多点起爆可以形成正向线性EFP;两端同时起爆可以形成大威力EFP;上端面两棱多点对碰起爆可以通过控制横向和轴向的起爆时差形成散点EFP。起爆误差是多点起爆下影响线性成型装药侵彻威力的主要因素。     

多模LEFP成型机理与侵彻威力研究

为研究多模3种毁伤元的成型特点和侵彻威力,建立了多点起爆LEFP数值模拟模型,用LS-DYNA软件模拟了一端起爆、中心起爆和两端同时起爆3种起爆方式下LEFP成型过程。利用威力试验,测试了3种起爆方式下靶板的切口形态和侵彻深度,讨论了3种毁伤元在不同炸高下侵彻能力的差异。数值模拟结果表明,一端和中心起爆侵彻体呈线性,在大炸高下易飞散;两端同时起爆时,根据爆轰波对撞理论,两个爆轰波对撞产生超压,形成高速侵彻体,在大炸高下仍具有较强的毁伤威力。同时根据3种基本毁伤元成型特点,可在装药上设置多个起爆点,通过控制起爆点数量、位置和时序形成不同数量、速度和飞散方向的高速EFP毁伤元。实验结果表明,侵彻深度符合数值模拟的侵彻体形成规律。     

Structure optimization of linear shaped charge based on different explosives

In order to improve the damage ability of traditional shaped charge, a special linear shaped charge is designed. The driving characteristics of B explosive, HMX based explosive (JO-8) and CL-20 based explosive on linear explosively formed projectile (LEFP) are compared. The forming effect of LEFP is analyzed, the structural parameters of LEFP are designed, and the structure of shaped charge is optimized by combining genetic algorithm (NSGA-II) and sequence quadratic programming (NLPQL). The Pulsed X-ray experiment of scale LEFP is carried out. The results show that: (1) under the same structure, the LEFP formed by the shaped charge using CL-20 explosive has better performance; (2) the LEFP formed by optimized B explosive is superior to that formed by unoptimized JO-8 explosive, while LEFP formed by optimized JO-8 explosive is superior to that formed by CL-20 explosive, which indicates that explosives with lower energy density can also produce better LEFP after optimization; (3) The experimental results are consistent with the numerical results, which verifies the reliability of the numerical simulation and the effectiveness of the optimization method.     

药型罩切分方式对射流形成影响的数值模拟

为了研究药型罩切分方式对其形成射流性能的影响,利用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA对横向切分和纵向切分的药型罩以及未切分药型罩在爆轰波作用下形成射流的过程以及对45号板的侵彻能力进行了数值模拟,比较了不同切分方式的药型罩在爆轰波作用下形成射流的形状、头尾部速度、拉伸长度和抗拉伸性能及其对45号钢板的侵彻能力。结果表明,在相同装药条件下,横向切分药型罩相比纵向切分药型罩的头部速度提高约220m/s,且抗拉伸性能更好,对45号钢板的侵彻深度提高约3.26cm;横向切分药型罩相比未切分药型罩的头部速度提高约360m/s,对45号钢板的侵彻能力提高约5.62cm。     

一种新型M形顶部结构药型罩的设计及形成射流的侵彻能力分析

在锥角药型罩结构基础上通过改变其顶部结构设计了一种新型M形顶部结构药型罩,并分析了其射流头部的形成机理;采用有限元软件ANSYS/LS-dyna对在爆轰波作用下M形顶部结构药型罩射流的形成过程,以及对45号钢板的侵彻过程进行了数值模拟,并与锥角药型罩、平顶药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸长度、杵体大小以及对45号钢板的侵彻能力进行了对比。结果表明,M形顶部结构药型罩的M形顶部结构在爆轰波作用下经二次汇聚形成了射流头部,相同装药条件下,其形成射流的头部速度相比锥角药型罩形成射流的头部速度提高约9.10%,比平顶药型罩形成的射流头部速度提高约5.56%;其侵彻深度比锥角药型罩提高约10.4%,比平顶药型罩提高约7.28%。     

Kinetics of Ceramic-Metal Composite Formation by Reactive Metal Penetration

The rate of composite formation via reactive metal penetration has been determined. The metal penetration depth (i.e., the reaction-layer thickness) was measured from cross sections of partially reacted samples. Samples were fabricated by immersing dense mullite preforms in a bath of molten aluminum at temperatures of 900°–1300°C and reacting the combination for up to 250 min. In general, the reaction-layer thickness increased linearly as the time increased. Penetration rates as high as 6.0 mm/h were measured; however, the aluminum penetration rate varied dramatically with time and temperature. The penetration rate increased when the reaction temperature was increased from 900°C to 1100°C, and the reaction-layer thickness increased linearly as the time increased in this temperature range. At temperatures of 1150°C and above, reaction-layer formation slowed or stopped after a relatively short period of rapid linear growth, because of an increase in silicon concentration near the reaction interface. The duration of the rapid linear growth period decreased from 25 min at 1150°C to <1 min at 1250°C. At temperatures of 1300°C and above, no reaction layer was detected by using optical microscopy. Kinetics data and transmission electron microscopy analysis suggest that the reaction was inhibited at higher reaction temperatures and longer times, because of silicon buildup and saturation at the reaction front. Calculations show that, as the reaction temperature increased, the silicon production increased faster than the silicon transport. The two rates were approximately equal at a temperature of 1100°C.     

JBO-9021炸药初始密度对爆轰波阵面曲率效应的影响

采用高速扫描相机及电探针,在室温环境下对不同初始密度(1.894~1.901g/cm3)、不同半径(5.0、7.5、15.0mm)的钝感炸药JBO-9021药柱开展了曲率效应实验,获取了拟定态爆轰波阵面形状及波速,分析了其随炸药柱密度及半径的变化。结果表明,随着炸药JBO-9021的初始密度由1.894g/cm3增至1.901g/cm3,3种不同半径JBO-9021药柱的爆轰波拟定态波速均增大,拟定态波阵面形状变得更为平坦,波阵面中心点与边界点之间的波到达时间差降低;在小曲率范围内(κ0.2mm-1),JBO-9021药柱爆轰波波阵面法向波速Dn与当地曲率κ的关系(Dn(κ)关系)不受药柱半径及密度的影响,当曲率κ0.2mm-1时,Dn(k)关系随药柱半径及炸药密度呈现离散趋势,药柱半径及初始密度共同影响爆轰波波阵面大曲率的Dn(κ)关系。