结构参数对复合装药战斗部破片特性的影响

为了研究结构参数对复合装药战斗部破片特性的影响,采用AUTODYN-3D有限元计算软件,比较分析了复合装药战斗部在中心单点和内外同时两种起爆方式下爆轰波传播与壳体破碎过程,获得了壳体壁厚与中心装药直径对复合装药战斗部破片平均质量、破片速度等参数的影响规律。计算结果表明,随着壳体壁厚的增加或者中心装药直径的减小,单点起爆下破片平均质量相对于内外同时起爆下提高的倍数越来越大,战斗部在不同起爆方式下威力输出差异越来越明显;静爆试验结果表明,内外同时起爆下的破片平均速度、冲击波超压和验证靶冲孔数较单点起爆下分别提高了27.1%、31.4%和39.3%,试验结果与仿真计算结果吻合较好。     

起爆方式对内爆炸圆管战斗部破片初速的影响

战斗部的起爆方式直接影响着爆轰波与壳体的作用方式,致使战斗部破碎后形成的自然破片特征参数发生变化,文中应用爆轰波传播理论对不同起爆方式起爆内爆炸圆管战斗部后形成的自然破片初速进行理论预测,并通过仿真软件对爆轰波传播及自然破片形成过程进行仿真。结果表明,轴线起爆方式可提升破片杀伤威力。     

不同端盖厚度的圆柱形装药壳体破片初速分布

端盖厚度是杀伤战斗部威力精准设计时需考虑的重要因素之一,为此开展了一端中心起爆且带不同厚度端盖的圆柱形装药壳体破片初速分布特性的研究。基于理论分析和SPH数值仿真方法,建立不同厚度端盖的圆柱形装药壳体数值模型,进而提出破片初速轴向分布理论计算公式。结果表明：随着端盖厚度的增加,轴向稀疏波作用递减,壳体两端破片速度相应增加;爆轰产物加速效应是起爆端破片增速的主因,爆轰波加速效应是非起爆端破片增速的主因;相对起爆端,非起爆端破片加速更为显著。得到的公式更适用于工程中不同端盖厚度和材质的条件,误差显著减小,可为有关杀伤战斗部破片参数精准设计提供参考。     

炸药驱动预制破片轴向抛掷速度沿径向的分布规律

在柱状装药结构对轴向前置预制破片抛掷的过程中,由于侧向稀疏波的作用,爆轰产物存在侧向泄漏,因此爆轰产物对轴向预制破片的作用压力从柱状装药中心沿径向逐渐降低,从而导致轴向预制破片抛掷速度沿径向逐渐变小.为了研究柱状装药长径比与装药壳体厚度等结构参数对轴向预制破片抛掷速度沿径向分布规律的影响,利用瞬时爆轰理论,并考虑了散心爆轰作用,建立了柱状装药结构爆轰驱动轴向预制破片的简化模型.对比实验结果与模型计算结果,表明该简化模型能较好地描述柱状装药结构对轴向前置预制破片的抛掷过程,对轴向预制破片弹的毁伤威力场的研究具有一定的指导意义.     

传爆药柱直径对主装药爆轰成长特性的影响

为了更好地研究传爆序列中主装药在传爆药作用下的爆轰成长特性,采用高速扫描相机,捕捉主装药柱中爆轰波沿侧面轴线的传播轨迹,结合数值模拟计算分析了起爆传爆过程。研究表明,与奥克托今（HMX）基理想炸药相对比,传爆药的尺寸变化对TATB基非理想炸药爆轰波的发展过程影响更明显,特别是当传爆药柱尺寸减小至Φ10 mm×5 mm时,TATB基炸药爆轰波的成长距离更长,爆轰波发展至40 mm位置处才趋于稳定爆轰。与一维冲击起爆过程不同的是,小尺寸传爆药柱冲击起爆作用下,主装药柱中爆轰成长过程表现为二维效应,因此沿轴向和径向化学反应速率的明显差异对爆轰传递的可靠性起重要作用。     

TATB基PBX及其与HNS复合装药的高速破片撞击安全性

为了获得高速破片撞击下钝感装药的安全性响应规律及传爆药非理想起爆对该过程的影响,采用高速破片撞击试验方法,对TATB基PBX装药(PBX-C04)和PBX-C04/HNS复合装药结构进行了试验研究.基于超压测试、鉴证板破坏情况和残药的理化分析,分析了撞击速度、传爆药非理想起爆及高温对PBX-C04钝感主装药高速破片撞击安全性的影响.结果表明,常温下PBX-C04主装药具有优异的高速撞击安全性,1970 m·s-1的高速破片撞击下仅发生燃烧反应,引入六硝基茋(HNS)传爆药后,相同撞击速度下PBX-C04主装药反应烈度提高为爆燃反应.复合装药结构加热至200℃时,1640 m·s-1撞击速度下,复合装药结构发生了爆轰反应,证明高温可急剧恶化复合装药结构的高速撞击安全性.     

柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明：当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。     

多点起爆网络装药及性能

为了研究多点起爆网络装药对爆轰波输出同步性及起爆能力的影响,以超细奥克托今(HMX)为主体炸药,硝化棉(NC)为粘结剂,(HMX/NC=95∶5)为沟槽传爆药装药,设计了一种3点同步刚性起爆网络,理论分析和测定了起爆网络在不同装药密度下的同步误差,对比试验了沟槽压装装药技术,对传爆药进行了表征,测试了起爆网络相关的爆轰性能,优化了起爆网络装药结构。结果表明,提高起爆网络装药密度能够增加起爆可靠性和降低同步误差,装药密度从1.17 g·cm~(-3)增加到1.47 g·cm~(-3),起爆网络的同步误差从300 ns降低到150 ns。以JH-2压装药柱作为输出端装药,超细HMX/NC传爆药作为沟槽装药,采用沟槽压装装药技术,可以使同步起爆网络的爆轰波输出同步性约为100 ns。     

复合型含能破片冲击波起爆特性研究

为了解释冲击波对复合型含能破片内装药的起爆机理,建立了含能破片反射波冲击起爆理论模型,对含能破片的起爆阈值速度进行理论计算。对含能破片的撞靶过程进行数值模拟,分析了不同头部厚度、装药长度和破片直径对含能材料入射波和反射波起爆的影响。分析结果表明:含能破片反射冲击波起爆阈值速度比入射波低;破片壳体头部厚度只影响2种起爆方式的阈值速度,不决定装药的起爆方式,装药长度和破片直径之比k决定含能材料的起爆方式;不同的含能材料具有不同的临界值,当k小于临界值时,含能破片的临界起爆速度由反射波强度决定。2种起爆方式的毁伤模式有一定的差异,同时起爆方式也对释能时间有一定影响。     

端面起爆驱动圆柱壳体的分析

文中通过对基本的爆轰理论推导,并考虑稀疏波的影响,根据实际情况推导了端面起爆驱动圆柱壳体的破片速度分布,可以看出其速度值的最大分布区域与通常的观点有差异,并提出了三种爆轰场等场强作用的形成方法.该理论分析结果可为爆轰加载研究及战斗部工程设计提供有益的参考.     

某型子炸弹预制破片和壳体与装药匹配性试验研究

文中旨在探讨构成杀爆弹预制破片、壳体及装药三要素之间的匹配关系。针对外军某型改进前后的两种子弹药进行解剖测绘、化验检测、靶场静爆以及射击试验的对比研究,得到预制破片的硬度、壳体材料以及装配形式与装药性能的定性匹配关系。试验研究表明,对预制破片的材料、硬度,壳体的材料、制造工艺,以及装药性能的优化设计匹配,能大幅度提高破片的杀伤威力。     

飞片冲击起爆系统设计与数值模拟

为调整炸药装药中的爆轰波波形,设计了一种飞片冲击起爆系统,通过理论分析和计算确定飞片的形状及材料选择原则、飞片的倾斜角、飞片与主装药的间距,采用数值模拟软件LS-DYNA对设计的飞片冲击起爆系统进行了数值仿真计算。结果表明飞片冲击起爆系统能可靠起爆炸药装药并调整炸药装药内部爆轰波波形,可为端部预制破片或多EFP战斗部的驱动提供参考。     

起爆环半径对多定向破片战斗部参数的影响

起爆方式对爆炸成型多定向破片（MDF）战斗部的形成过程和形态具有重要影响。在深刻理解MDF战斗部爆炸成型机理的基础上,通过对药型罩由切割网栅形成多个破片过程的仿真和爆轰波作用理论分析,研究了环起爆方式下起爆环半径对MDF战斗部参数的影响。研究表明：随着起爆环半径的增加,切割药型罩形成的MDF头部破片速度随之增大,但破片的剩余质量将会减小,而破片的发散角则随起爆环半径的增加呈现先增大再减小的趋势;对于特定的MDF战斗部,当起爆环半径在8～12 mm时,破片的侵彻能力和对目标的毁伤作用效果最好。     

双聚焦式破片战斗部不同起爆方式的数值模拟研究

针对某结构双聚焦战斗部的爆轰驱动特性进行了仿真研究。利用DYNA3D有限元程序,模拟计算了单点、两点和三点起爆方式下的爆轰波传播过程、壳体驱动及破片的飞散特性参数。模拟结果表明,两点起爆方案得到的两个战斗部聚焦带(-17°、-14°)和(14°、17°)内集中的破片数目最多,占总破片数的43.09％,双聚焦效果最优。     

环锥形传爆药的多点同步起爆网络的设计

提出了将多点同步起爆网络用于起爆新型传爆药装药结构,以提高传爆药起爆能力的方法;研究了“一入四出”、“一入八出”同步起爆网络的设计方法,并分析了其同步时间表达式及同步时间的影响因素。分析表明：网络的机械加工精度、装药密度的一致性和爆轰波拐角偏差是主要影响因素。     

预制破片对战斗部冲击起爆数值模拟

分析了高速条件下预制破片冲击起爆巡航导弹战斗部的作用杌理,采用 Lee-TaEver 点火增长模型和AUTO-DYN程序对高速预制破片冲击起爆战斗部进行了数值模拟,着重分析了破片材料、直径、形状和被起爆战斗部装药及壳体对冲击起爆的影响.结果表明,对于相同质量的破片,大密度和不规则的破片更容易冲击起爆战斗部;通过采用重金属材料,增大破片直径,采用柱形或其它不规则破片,可以提高破片速度来提高破片冲击起爆战斗部的能力.     

小型雷管输出能力增强技术研究

本文对传爆序列破片起爆系统中施主约束、传爆通道结构及飞片和受主炸药盖片的不同材料组合进行了实验研究,并就破片和受主盖片的选择进行了定性讨论,结果认为：施主约束体应选用高强度材料,传爆通道结构宜选用先小孔后大孔的阶梯方式,破片宜选用质轻高强的脆性断裂材料,受主炸药盖片宜选用低密度材料,并得到了传爆序列中使用破片起爆具有作用距离大、输出威力大的结论。     

环形传爆药柱多点起爆数值模拟及威力测试

为了提高传爆药柱起爆钝感弹药的能力,根据冲击波汇聚技术原理设计了环形传爆药装药结构.配合环形装药的尺寸,根据小尺寸装药爆轰理论设计了4点和8点同步起爆网络.用ANSYS/LY-DYNA软件分析起爆点个数对环形传爆药柱输出波形的影响,并进行了试验验证.结果表明,利用多点同步起爆网络起爆环形传爆药柱能有效提高传爆药柱的输出威力,在保证较小同步时间偏差的情况下,增加起爆点个数有利于提高环形传爆药柱的输出.     

破片对复合壳体装药冲击起爆判据的研究

为了研究破片对复合壳体装药的抗破片冲击起爆问题,在破片冲击起爆单层壳体的James临界能量判据的基础上,提出了多层复合壳体结构的冲击起爆临界能量判据。通过仿真对装药为B炸药、厚度为6~12 mm的不同壳体层进行了破片的冲击起爆研究,并将仿真结果与理论结果相比较,表明仿真结果和理论结果吻合较好。所提出的多层复合壳体装药冲击起爆临界判据具有较好的预测性,采用硬-软-硬的波阻抗匹配复合壳体结构能够显著提高带壳装药冲击起爆的临界速度。     

战斗部破片形成的正交优化研究

运用AUTODYN-3D软件和基于Mott破片分布理论的Stochastic随机破碎模型对圆柱型战斗部进行了三维数值模拟,对给定的装药,壳体材料和起爆方式构造正交表,通过对每组试验结果进行综合分析,得出最优结果:壳体为4340钢,装药为8701炸药以及起爆方式为两端起爆时形成的破片各指标最佳。