攻角影响战斗部侵彻效应数值模拟分析

针对攻角影响战斗部侵彻效应问题,利用LS-DYNA 3D非线性动力学仿真软件对单一动能战斗部在攻角条件下侵彻混凝土靶、随进战斗部在攻角条件下侵彻预置侵孔混凝土靶的过程进行了数值模拟,从剩余速度和剩余动能的角度探讨了攻角对战斗部侵彻效应的影响特性。结果表明,攻角会降低战斗部的侵彻效应,尤其会降低随进战斗部的侵彻效应,攻角为3°时,单一动能战斗部的侵彻效应降低约5%,随进战斗部的侵彻效应降低约7%。     

战斗部对混凝土靶板的斜侵彻跳弹极限角的计算

文中根据空腔膨胀理论并考虑自由表面效应，对刚性战斗部在斜侵彻过程中的受力进行了分析，建立了一个受力理论计算模型。根据刚体运动学理论，建立了斜侵彻过程中战斗部运动微分方程，在此基础上，给出了战斗部斜侵彻混凝土靶板时的跳弹极限角的数值计算方法和步骤。通过编程计算，得到了不同侵彻初速度条件下战斗部斜侵彻跳弹极限角，获得了跳弹极限角随侵彻初速度的变化规律。     

某型动能侵彻战斗部典型头部形状对侵彻性能影响

应用空腔膨胀理论建立了尖锥形、尖卵形和抛物线形三种典型头部形状动能侵彻战斗部侵彻半无限混凝土的动力学方程,并对三种典型头部形状的动能侵彻战斗部侵彻半无限混凝土进行了数值仿真计算。基于仿真计算结果对三种典型头部形状战斗部对半无限混凝土的侵彻深度和侵彻过载性能进行了对比分析,得到了三种典型头部形状对动能侵彻战斗部侵彻性能的影响规律。     

不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板数值模拟?

为研究头部形状对半穿甲战斗部侵彻性能的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板进行数值模拟,并分析着角与攻角对3种不同头部形状半穿甲战斗部剩余动能与弹体偏转的影响。结果表明：垂直侵彻时,卵头弹与尖头弹侵彻性能优于钝头弹,而钝头弹能使靶板产生更大的变形;斜侵彻时,着角与攻角会使弹体发生偏转,尖头弹与卵头弹侵彻性能随着角的增加而降低,钝头弹呈先增大后减小趋势,同时小角度的攻角有利于提高弹体的侵彻性能且对弹体偏转有一定的修正作用。以上结论对半穿甲战斗部头部设计、着靶姿态的确定具有一定的参考价值。     

有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板特性研究

为弄清有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板的特性,利用非线性动力分析软件LS-DYNA3D,对混凝土靶板与弹体分别选用HJC与Johnson-Cook材料模型,就垂直侵彻情况下攻角对侵彻的影响进行了一系列数值模拟。详细描述了有攻角动能弹侵彻靶板的基本现象,指出了攻角不同时弹头的四类侵彻路径,给出了有、无攻角时竖直方向加速度变化规律,分析了攻角对侵彻深度的影响,比较了不同弹速条件下攻角对侵彻的影响程度。     

图像制导空地导弹攻顶弹道方案研究

空地制导武器侵彻战斗部为达到最佳毁伤效能,在保证精度的同时,对落角提出了严格的要求.首先基于二次型最优理论推导了满足落点及落角约束的最优制导律.以远程图像制导空地导弹为背景开展攻顶弹道方案研究,针对纯惯导使用条件要求,提出了末导时间tgo算法,同时制导律参数以导引头框架角约束实现自适应.通过仿真计算验证弹道方案的可行性.     

攻角对两级穿爆战斗部侵彻水面舰艇目标性能影响仿真

为了研究攻角对两级穿爆战斗部侵彻水面舰艇目标性能的影响,利用LS-DYNA有限元软件进行了两级穿爆战斗部侵彻双层等效靶板的数值模拟,分析攻角对前、后级战斗部剩余速度、壳体强度、速度偏角以及前、后级战斗部之间行程差的影响。小攻角对于前级战斗部侵彻性能的影响不大,对后级战斗部的强度有较大影响;攻角增大,后级战斗部的变形和破坏加剧;攻角有利于前、后级战斗部之间行程差的增大。研究结果为新型战斗部的设计提供了参考。     

侵彻爆破型战斗部侵彻性能总体评估系统研究

开发了侵彻爆破战斗部总体设计软件,包括战斗部结构设计模块和侵彻性能分析模块。其中结构设计模块采用离散方法建立了钻地战斗部结构设计CAD模型,该模块可以图形显示战斗部结构并计算战斗部质量、装药量、质心和转动惯量等参数;侵彻性能模块基于刚体运动理论建立了战斗部斜侵彻岩土类目标的终点弹道计算模型,该模块可以给出任意头部外形战斗部斜侵彻半无限目标、有限厚目标、多层复合目标的弹道曲线和速度、过载、攻角及倾角等时间历程曲线,为侵彻爆破型战斗部设计及引信设计提供了重要依据。     

带攻角弹体斜侵彻混凝土深度计算公式对比分析

为了分析经典侵彻深度经验公式对带攻角弹体斜侵彻混凝土靶的适用性,介绍了目前应用较广且精度较高的混凝土侵彻深度计算经验公式,并以152 mm一级轻气炮为试验平台,通过弹体攻角、倾角联合侵彻C30素混凝土靶的试验加载测试系统进行试验研究,测得了弹体着靶速度、开坑尺寸和侵彻深度。并应用各经验公式对带攻角弹体斜侵彻混凝土目标的侵彻深度进行了计算和对比,分析了不同经验公式计算值与实测值之间的差异。试验研究表明,对于带攻角弹体斜侵彻混凝土的侵深经验公式中,ACE公式和Forrestal公式计算侵彻深度与实测侵深最为接近,相对误差均未超过10%,满足工程计算需求。     

采用比例导引的侵彻型制导航弹末段攻角控制分析

制导航弹为实现侵彻必须对末段姿态进行控制.在采用过重补比例导引制导律来增大落角的同时,也使末段攻角比较大.而大攻角对侵彻是不利的,因此需要对末段攻角进行控制,文中对侵彻型制导航弹末段攻角控制的理论和实现方法进行了探讨.     

动能弹斜侵彻钢筋混凝土性能影响研究

为研究不同倾斜角、攻角对动能弹侵彻钢筋混凝土性能的影响,采用AUTODYN有限元软件对该问题进行分析,获得不同倾斜角、攻角下动能弹贯穿钢筋混凝土靶板的速度降曲线及横向偏移距离。结果表明:随侵彻倾斜角、攻角的增大,动能弹贯穿靶板后速度降越大、剩余动能越小,横向偏移距离越大;弹着点在钢筋网节点上时钢筋混凝土抗侵彻性能更高。     

弹体斜侵彻多层混凝土靶的弹道特性研究

为了研究弹体斜侵彻多层混凝土靶板后的弹道特性,利用 ANSYS ／LS-DYNA 有限元软件,对弹体在不同着角和速度的初始条件下斜侵彻三层混凝土靶板的过程进行数值计算。结果表明：小着角对弹道偏转有一定的抑制作用,而大着角恰恰相反;速度较小时,增大初始速度会增大弹体的弹道偏转角;弹体贯穿每层靶板的速度随着初始着角的增大衰减加快,随着初始速度的增大近似为线性关系。     

基于自由表面效应的弹丸斜侵彻理论研究

为解决空腔膨胀理论预报弹丸侧向响应偏差过大的问题，针对弹丸斜侵彻土壤混凝土等地质介质，发展了一种考虑靶自由表面效应的修正球形腔空腔膨胀理论，推导了各响应区的应力表达式，建立了相应的侵彻模型．该模型在计算弹丸斜侵彻的轴向和侧向响应时与试验结果吻合较好，为弹药战斗部设计及引信设计提供了重要依据。     

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.     

着靶姿态对半穿甲战斗部穿甲过程的影响

利用LS-DYNA对半穿甲战斗部着靶时不同着角和攻角对穿甲过程的影响进行研究,进行了在着靶速度为2Ma,靶厚为50mm,着角、攻角分别为0°、10°、20°条件下的侵彻数值模拟.仿真结果证明,着靶时着角、攻角均对穿甲过程产生影响,且攻角的影响更大.     

环形射流和中心爆炸成型弹丸组合战斗部对混凝土墙的破孔特性

为解决墙体大孔径开孔问题,设计了一种可以对混凝土墙体形成较大开孔的环形射流和中心爆炸成型弹丸（EFP）组合战斗部。针对环形射流成型过程中容易发生扭曲偏斜的问题,提出了变壁厚环形药型罩,通过两个偏心圆来实现环形药型罩的变壁厚,并用偏心距来决定壁厚变化的梯度。通过数值模拟,对4种不同壁厚变化梯度的环形药型罩成型过程进行分析,研究环形射流和中心EFP组合战斗部对混凝土墙体的破孔特性,得到壁厚变化梯度对环形射流形态的影响规律,确认最优的环形药型罩结构,保证环形射流具有良好的密实度和形态的同时也具有一定的外扩角度。试验验证了组合战斗部的破孔能力,结果显示组合战斗部可以对混凝土墙体形成直径大于2.5倍装药口径的通孔。     

着靶角度对PELE侵彻钢筋混凝土扩孔效应的影响研究

为了探究着靶角度对PELE侵彻钢筋混凝土靶扩孔效应的影响规律,建立了PELE侵彻钢筋混凝土靶的仿真模型,并且利用侵彻试验结果对仿真模型的准确性进行验证。在0～75°着靶角度范围内,从壳体变形模式、靶板扩孔直径等角度开展了PELE侵彻钢筋混凝土扩孔效应的影响规律与机理研究。研究结果表明:在0～30°着靶角度内,靶板的扩孔尺寸随着角度增大而增大,最大约为4.4倍弹径,并且PELE对钢筋混凝土靶板的破坏功增多; 随着着靶角度进一步增大,靶板的扩孔尺寸反而减小,PELE对钢筋混凝土靶板的破坏功也随之减少。此研究规律可对侵彻毁伤评估、新型动能武器系统设计提供技术支持和理论依据,并可用于指导钢筋混凝土防御工事设计。     

截锥型战斗部斜穿靶数值模拟研究

利用动力有限元程序LS-DYNA对截锥型战斗部的斜穿靶过程进行了数值模拟，分析了穿靶速度、角度、材料性能以及导弹前舱段对战斗部斜穿靶性能的影响。由此提出，可以从增加战斗部材料的强度、韧性和改善战斗部过靶时的姿态等方面来提高截锥型战斗部的穿靶性能，同时还指出设计中应考虑导弹前舱段给战斗部穿靶带来的有利影响。     

反机场弹药斜侵彻多层介质靶的三维数值仿真

用AUTODYN-3D动力学软件对动能弹斜侵彻混凝土等多层介质靶问题作数值仿真研究．对某反机场子弹药以不同速度、不同入射角条件,斜侵彻机场跑道多层介质靶进行了模拟计算,计算结果如侵彻深度、侵彻过载、跳弹情况等符合一般规律,对子弹药着速和入射角的控制、弹体结构设计、装药设计、引信设计等方面提供设计参考．     

展开角度及起爆位置对轴向展开式定向战斗部性能的影响

为了研究轴向展开式定向战斗部的毁伤效能,采用AUTODYN软件系统分析了展开角度及起爆位置对轴向展开式定向战斗部破片性能的影响,获得了战斗部轴向展开角度及起爆位置对形成破片质量分布、飞散速度及飞散角的影响规律。结果表明,前向爆炸成型弹丸(EFP)速度随轴向展开角增大而逐渐减小。而EFP长径比增加,翼径比为4.2左右,战斗部轴向展开角的增大可提高有效破片质量百分比,破片最大飞散速度出现在距起爆端约33.33%处,起爆位置在装药外侧时战斗部的有效破片百分比达67.57%;选取战斗部的轴向展开角度为60°左右,且起爆点位于最外侧,可实现轴向展开式定向战斗部定向与汇聚打击的高效毁伤功能。