弹丸变攻角侵彻间隔靶弹道极限研究

攻角对弹丸侵彻能力有重要影响,而侵彻过程中攻角的改变对弹丸侵彻多层靶能力的影响更为显著。针对厚度相同的双层接触靶和间隔靶,通过理论分析和数值模拟,研究弹丸贯穿前靶后的攻角变化对侵彻后靶能力的影响。研究结果表明,贯穿前靶后弹丸攻角随着靶板间距的增大而增大,当攻角变化大于30°时,间隔靶的弹道极限开始高于等厚接触靶的弹道极限;弹丸变攻角侵彻双层靶过程的动能损耗机理不同于无攻角的正侵彻和斜侵彻,它包含弹靶之间非对称的相互作用;贯穿前靶后弹丸的攻角变化取决于弹轴角速度和靶板间距,而弹轴角速度取决于弹丸初速、靶板厚度、初始攻角、初始倾角等;弹丸侵彻能力越强,弹靶分离后弹轴角速度越大。     

半穿甲弹侵彻过程中装药安定性数值分析

为了考察某型半穿甲战斗部在侵彻过程中的弹体强度和装药安定性,利用LS-DYNA动力学显式分析软件对半穿甲弹斜侵彻不同厚度的靶板过程进行了模拟,得到了壳体应力曲线和装药压力曲线。结果表明,该结构弹体可以较好的保护内部装药,靶板厚度的增加对装药安定性产生威胁,弹丸发生早炸的临界靶板厚度为25mm。     

爆炸反应装甲对爆炸成型弹丸侵彻效应影响的实验研究

为揭示三明治结构爆炸反应装甲（ERA）对爆炸成型弹丸（EFP）侵彻效应的影响,开展了铜质杆式EFP对披挂典型斜置角ERA主靶板的侵彻效应实验。采用脉冲X光摄影方法拍摄了EFP与ERA相互作用的图像,并获得了EFP对主靶板的剩余侵彻深度（RDOP）。实验结果表明,EFP对披挂ERA主靶板的RDOP随着ERA斜置角的增大而呈非线性下降,相对无ERA时的侵彻深度下降百分比呈指数增长的变化趋势。ERA炸药层厚度为0.027D（D为装药口径）时,当斜置角为0°和30°时,EFP的RDOP和相对侵彻深度下降百分比变化较小;当斜置角从30°增大到60°时,EFP的RDOP从0.50D减小至0.19D,相对侵彻深度下降百分比则从41%迅速增大到77%. 随着ERA炸药层厚度的增大,EFP的RDOP减小、相对侵彻深度下降百分比增大。其中, ERA炸药层厚度为0.027D时的相对侵彻深度下降百分比比ERA炸药层厚度为0.018D时平均增大8%.     

动能块对屏蔽B炸药冲击引爆效应研究

研究动能块对屏蔽B炸药冲击起爆机制与临界起爆速度.采用AutoDyn-3D仿真软件,对钨合金动能块撞击不同盖板厚度屏蔽装药仿真计算,获得着角0°～ 80°动能块引爆屏蔽装药临界起爆速度,拟合获得速度与着角函数关系.结果表明,临界起爆速度在盖板不同厚度条件下随着角增大非线性变化.着角大于40°起爆阈值速度随角度增加而增大,但增速不同;着角小于40°盖板厚度大于10 mm速度随着角增大而减小,盖板厚度10 mm屏蔽装药临界起爆速度具有随机性.     

铝合金板抗枪弹倾角效应试验研究

用7.62 mm和12.7 mm穿燃弹对不同厚度的均质铝合金板进行倾角效应试验,以研究铝合金板倾角对其防护力的影响。在试验中均以弹丸在标准弹速下对后效板的残余穿深或对靶板的总穿深来作为衡量抗弹性能的指标。对这两种穿燃弹而言,小角度时,装甲防护力比0°角时低,随着倾角增大,防护力逐渐提高。     

弹丸侵彻装甲钢板过载特性数值模拟

利用LSDYNA3D软件,研究了弹丸侵彻装甲钢板的过载特性,针对几种典型的弹丸初速度、着角以及靶板厚度进行了模拟计算,得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线,分析结果表明着速、着角及靶厚对侵彻过载有很大影响,为硬目标侵彻引信的设计及装甲防护技术提供了参考.     

三角形截面易碎穿甲弹靶后破碎特征

为研究三角形截面易碎穿甲弹的靶后破碎特征,以相同横截面积大小和杆长的圆形截面易碎穿甲弹为参照对象,对两种不同截面弹丸进行着靶速度为800~1 200 m/s和着靶角度为0~45°的靶后破碎特征试验,并采用AUTODYN分析软件对相同工况进行数值模拟。结果表明:三角形截面相较于圆形截面,弹丸的破片增量由800 m/s时的15.9%提高到1 000 m/s时的30.9%;随着靶角度的增大,三角形截面相较于圆形截面,弹丸的破片增量由0°着角时的29.0%减小到45°着角时的23.6%。试验与仿真结果吻合较好。     

尾翼弹碰击薄弱目标前冲过载系数变化规律

为了给尾翼弹引信设计提供参考,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对弹丸以不同着角碰击不同材质、不同厚度的薄弱目标过程进行数值仿真研究。仿真结果表明:弹丸碰击薄弱目标的前冲过载系数值在某一特定着角时达到最大值,靶板材质和靶板厚度不同这一特定着角值也不同。超口径尾翼弹碰靶着角较大时,其最大前冲过载系数出现在尾翼穿过靶板时,而不是出现在头部侵彻靶板时。射击试验结果表明:根据上述仿真结果设计的引信惯性触发开关能够满足钝感度、弹道安全性以及擦地炸作用率要求。     

2 种方式装药弹丸侵彻混凝土的安全性仿真

为获得弹丸炸药装药动态响应规律,以某型号舰炮为原型,利用LS-DYNA进行原比例建模.构建圆柱形和圆台形2种装药方式的弹丸模型,对其侵彻混凝土靶板过程进行仿真,获得炸药装药应力曲线及炸药爆轰后的压力曲线.结果表明:圆柱形装药弹丸未完全穿透靶板,发生早炸;圆台形装药弹丸完全穿透靶板,未发生爆轰;圆台形装药方式可有效减小侵彻时装药与弹壳相互碰撞的机率,提高侵彻安全性.     

排布角对新型组合式MEFP战斗部影响研究

为提升弹药战斗部的毁伤效能,设计了一种新型组合式多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部,将战斗部的成型模块分为3圈,对各圈装药进行了编号;数值模拟分析了排布角对MEFP速度、成型形貌和飞散角的影响规律。研究表明:随着排布角的增加,2号装药形成的EFP弹丸轴向速度、长径比、尾裙差均减小,而径向速度和飞散角逐渐增大;3号装药形成的EFP弹丸轴向速度、径向速度、长径比、尾裙差和飞散角均逐渐减小;4号装药形成的EFP弹丸轴向速度、径向速度、长径比逐渐减小,而尾裙差和飞散角逐渐增大。当排布角为15°时,形成的EFP虽然轴向速度、径向速度小于其他结构,但是在形成的EFP形貌和飞散角方面有较大的优势。     

长杆弹垂直侵彻有限厚靶攻角对弹道极限速度影响的研究

研究了长杆弹垂直侵彻有限厚靶时，着靶攻角对侵彻行为和终点效应的影响。定理分析了不同着速、长径比和弹材密度情况下，攻角对弹道极限速度的影响规律。并就某模拟弹等进行了理论计算和实验验证，结果令人满意。用本文建立的模型还可计算弹丸穿透靶板后的剩余速度，剩余弹长，剩余质量和塞块的厚度等。     

EFP斜冲击高速运动柱壳装药数值模拟研究

用LS-DYNA动力学有限元数值计算软件,模拟EFP战斗部斜冲击高速运动柱壳装药过程,分析战斗部着角对高速运动柱壳装药冲击起爆效能的影响规律.结果表明:弹目交汇条件对EFP战斗部冲击起爆效能影响明显;柱壳装药以400 m/s速度运动且与EFP运动方向夹角为钝角时,着角位于0°～20°区间时EFP战斗部均可成功引爆柱壳装药,当着角为25°时,无法引爆柱壳装药,着角≥40°时弹丸跳飞;柱壳装药以400 m/s速度运动且与EFP运动方向夹角为锐角时,EFP冲击起爆效能明显增加,着角位于0°～45°时EFP战斗部均能对其冲击起爆.通过调整EFP战斗部与柱壳装药弹目交汇条件可实现对柱壳装药冲击起爆.     

转速和着速对PELE横向效应的影响

采用AUTODYN-3D软件对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻金属靶板的过程进行数值模拟。通过分析不同转速和着速下PELE弹丸的剩余速度、靶板扩孔直径、破片的质量-数量分布和破片飞散角情况,得到PELE弹丸的横向效应随转速和着速的变化规律。研究结果为PELE弹药转速和着速的设计提供参考。     

头部形状和着角对弹丸碰击薄目标前冲过载系数仿真研究

为了为引信惯性触发装置设计提供参考,利用LS-DYNA软件对头部不同形状的弹丸以不同着角碰击薄目标过程进行数值仿真研究,得到了头部不同形状的弹丸以不同着角碰击不同薄目标时的最大前冲过载系数。研究表明:弹丸前冲过载系数最大值并不是在正碰靶的情况下,而是对应某一小着角,靶板材质和厚度不同该着角也不同,应考虑弹丸攻角和立靶误差导致的着角变化对引信惯性触发灵敏度和钝感度性能的影响。头部形状不同,弹丸碰靶前冲过载系数差异较大,因此弹头形状设计应综合考虑气动力特性与引信碰靶前冲环境之需。     

装药参数对整体式多爆炸成型弹丸成型的影响

为提高整体式多爆炸成型弹丸毁伤能力,采用LS-DYNA数值仿真软件模拟了装药参数对整体式多爆炸成型弹丸(MEFP)成型的影响。结果表明,装药间距主要对周边弹丸成型形态与发散角产生影响;随着装药间距的增加,整体式MEFP速度和中心弹丸长径比变化较小,周边弹丸则由长杆形逐渐向"球形"发展,周边弹丸拖尾逐渐减小,弹丸飞行稳定性增强,弹丸发散角也随着装药间距的增加逐渐减小。随着装药长径比的增加,中心弹丸速度和长径比都得到大幅提高,中心弹丸侵彻能力增强;周边弹丸外形则由"球形"逐渐向长杆形发展,周边弹丸拖尾逐渐增大,弹丸飞行稳定性减弱,弹丸发散角则随着装药长径比的增加呈现先增大后减小趋势,故可根据具体目标选择合适的长径比装药,以提高对目标的打击毁伤概率。     

提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构

针对破甲弹战斗部在大着角打击装甲目标过程中,射流斜侵彻装甲板破甲威力较低的问题,提出了提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构。该引信帽褶台结构通过在原有引信帽锥形结构上增加褶台,使得装配该引信帽的破甲弹在大着角碰靶板时褶台先接触靶板,弹丸在其作用下产生一定旋转,使弹丸侵彻靶板着角适当减小,从而使射流需要穿透靶板行程减少,提高破甲威力。仿真验证表明,在弹丸碰击靶板过程中,褶台结构引信帽能够使弹丸在碰击靶板过程中弹丸侵彻靶板角度由68°减少为65.7°,射流穿透主装甲板的行程减少约52 mm,减少约8%。装配褶台结构引信帽的战斗部动破甲平均后效层数由原来的2.6层增加到3.7层,提高了破甲威力,验证了设计的有效性。     

弹药几何因素对过载特性影响的数值分析

采用LS-DYNA有限元软件模拟了载有试件的尖形弹丸正侵彻混凝土靶板的过程。讨论了具有不同几何特点的尖头弹体的过载数学模型。研究了短头锥形和长头卵形弹体侵彻混凝土靶板的冲击过载特性及装药位置对小型装药过载的影响。仿真结果显示:短头锥形弹过载量大于卵形弹,且脉宽较大;位于接近前、后端的装药过载大于位于中间的装药过载。仿真结果与试验相符,为侵彻用弹体的结构设计和小型装药的过载安定性和可靠性评估提供参考。     

穿爆弹丸内装药撞击起爆实验及数值模拟

为了研究穿爆弹丸内装药的起爆机理,对穿爆弹丸的惯性点火元件进行设计,进行了弹道发射撞击起爆试验。对炸药采用SPH建模,对其他结构采用有限元网格划分,建立了穿靶过程数值模型。根据含能材料在撞击作用下的非冲击起爆判据,采用ANSYS/LS-DYNA软件对装药的惯性撞击特性进行分析,得到了钝化RDX装药的临界起爆能量范围。结果显示:弹丸以394 m/s的速度撞击7.4 mm的靶板时发生爆炸,装药起爆的临界比塑性能在1.42 GPa·μs～1.63 GPa·μs范围内; 在弹丸能够有效穿透靶板的情况下,弹丸的着靶速度越低,装药所受惯性冲击力越小,惯性作用持续时间越长,装药越容易被起爆。     

抗侵彻过载战斗部装药安定性实验研究

以钻地战斗部装药安定性研究为背景,在130 mm轻气炮上进行模拟装药实验,采用逆弹道实验方法;混凝土靶撞击缩比弹;PVDF传感器测试模拟装药中的应力波;结合数值计算结果初步评测缩比弹装药安定性。再采用简易平衡炮为发射载体,进行大尺寸弹丸真实装药侵彻安定性实验,证明装药安定。     

爆炸成型弹丸侵彻钢靶的后效破片云实验研究

为研究爆炸成型弹丸（EFP）穿透钢靶后的后效威力,设计了长杆形EFP装置及对45号钢 靶板的侵彻实验。采用X光摄影方法观测EFP穿过靶板后的破片云形态及飞散特性;通过测量靶板后一定距离处验证板上的穿孔,得到靶板后破片数量。从拍摄的脉冲X光照片可以看出：EFP穿透钢靶后形成的破片云形状是截椭圆形,飞散角约50°. 从验证板上的穿孔可以看出：靶后破片可穿透10 mm铝板,破片穿孔分布相对随机,穿孔直径近似呈正态分布特征,破片飞散角与X光观测结果一致;随着靶板厚度增大,破片飞散角均为50°,但靶后破片数量呈先增大、后减小的趋势,即存在靶后破片数量最大化的靶板厚度。从回收到的破片可以看出：靶后碎片由EFP和钢靶碎片共同构成。