动能弹侵彻机理及其防护研究进展

动能弹是一种打击地下深层战略目标的重要武器装备,研究其侵彻机理及防护技术意义重大。综述了近年来动能弹侵彻机理的相关研究进展,指出国内外动能弹侵彻机理的实验研究多集中在v＜1300 m／s的中低速范围内,经验公式多考虑弹体为刚性弹或变形非消蚀弹,相关的理论模型和数值模拟研究已初成体系,而动能弹高速／超高速侵彻技术的研究仍处于起步阶段,其破坏机制尚不清晰;从增大遮弹层强度、优化遮弹层结构和设计偏航层3个方面总结了新型抗侵彻防护技术的研究成果;对未来的研究工作提出了建议。     

防护工程复合遮弹层结构探讨

为更科学的设计防护工程中的遮弹层,分析和总结了遮弹层的研究现状,结合试验和理论分析提出了新型遮弹层的结构形式,研究认为,遮弹层应使用分层结构:表面偏航层、主体层。偏航层可用与弹体直径同量级的刚玉球、陶瓷球或硬质岩石球为基体;主体层可用夹心结构,且应使用钢纤维混凝土等材料作为主要材料,采用钢管或玻璃纤维增强塑料等约束靶板组装而成的蜂窝结构为主体结构。     

含钢丝网遮弹层的结构靶的力学性能与枪弹射击试验研究

综述了国内外抗侵彻材料的研究现状,并借鉴前人研究复合遮弹层的技术和经验,提出了一种新型材料——钢丝网遮弹层,并以不同的基体材料和不同的钢丝网含量制作多种结构的试件,对它们进行了步枪弹射击试验和抗弯、抗压、抗冲击等静动态试验研究,并与钢纤维水泥砂浆做性能对比。试验表明,钢丝网的使用能显著改善基体材料的抗侵彻性能和静动态力学性能;钢丝网水泥细砂浆可作为遮弹层的优选材料且在工艺允许的范围内,随钢丝网的层数增加,其静动态力学性能随之提高。     

层合板抗弹混杂结构优化试验研究

弹道冲击下具有一定混杂比例的纤维增强层合板,其抗弹效率与混杂结构相关。针对三种层间混杂层合板结构在微曲面柱形弹高速侵彻下的抗弹效率进行实验研究,并对其横向破坏模式展开分析,认为在弹道侵彻下层板结构横向纤维层存在吸能变形模式和抗弹机理的差异,将导致不同层间混杂结构抗弹效率的发挥。同时基于层板结构的工艺要求,认为层间混杂结构是综合性能较好的混杂结构。     

一种偏航型遮弹层侵彻深度评估方法

偏航型遮弹层作为一种新型复合遮弹层已引起世界各国防护工程界的极大关注。为合理评估偏航型遮弹层的弹体侵彻深度,在弹体垂直入射和斜入射的侵彻深度计算方法基础上,通过引入斜入射偏转系数和偏航层偏转系数来综合考虑弹体攻角效应、命中姿态以及靶体自由表面等因素的影响,建立了概率意义上的偏航型遮弹层侵彻深度简化计算公式。计算结果表明:斜入射偏转系数随命中角和初始攻角的增大而减小,随命中速度增大而增大;偏航层偏转系数随命中速度增大而减小。侵彻深度评估公式的计算结果与试验结果吻合较好,当命中速度较小时,理论计算结果与试验结果较为接近;当命中速度较大时,理论计算结果与试验结果偏差稍大,说明当命中速度较大时弹头部分发生严重变形或破坏,实际的侵彻阻力大于理论值,评估公式尚需进一步修正。     

射弹侵彻块石遮弹层的数值模拟

运用Ls-dyna软件对弹体侵彻单块岩石和块石遮弹层进行数值模拟。结果表明:块石层对弹体侵彻具有很好的防护效果,块石破碎产生强烈的局部应力使弹体产生偏转从而减小侵彻的深度;块石必须有一定的尺寸大小和强度与弹体相匹配,设计良好并且有一定厚度的块石层能有效地阻止弹体侵彻。     

爆炸成型弹丸对陶瓷材料的侵彻实验研究

用爆炸成型弹丸对氧化铝、碳化硅及碳化硼装甲陶瓷材料进行侵彻深度实验,得到3种装甲陶瓷材料在3 km/s速度侵彻下的质量防护因数和差分防护因数。设计了防护结构,对比3种材料的抗EFP侵彻性能,对实验现象和结果进行分析。结果表明,碳化硼的抗侵彻性能最强,在陶瓷面板顶部增加防溅层可提高结构的防护性能。     

装甲间隙效应对长杆弹性能的影响研究

采用LS-DYNA 3D软件对弹丸正、斜侵彻单层靶及等厚度双层间隙靶板进行了数值模拟研究.从剩余动能的角度分析了弹丸的侵彻能力,进而得到装甲间隙对防护性能的影响.结果表明:弹丸垂直或小倾角侵彻装甲时,单层板的抗弹性能优于等厚度间隙靶,垂直侵彻时,间隙大小不影响装甲抗弹性能,斜侵彻时,间隙大小与弹长的比值影响抗弹性能.     

典型泡沫铝夹芯材料的枪弹侵彻仿真与实验

为考察枪弹打击下三明治型泡沫铝夹芯材料的防护性能,采用仿真分析与实弹打击试验相结合的方法,研究7.62 mm枪弹对不同面板配置泡沫铝夹芯材料的打击效果.结果表明:增加泡沫铝芯层后,金属层合材料的抗侵彻性能有大幅提升;入射、出射面板总厚度一致情况下,增大入射面板厚度能改善材料整体抗侵彻能力;入射和出射面板为Q235钢且芯层为均质泡沫铝时,在面板总厚度8 mm、芯层厚50 mm的结构配置下能够有效防护以735 m/s速度入射的7.62 mm步枪弹.该研究可为泡沫铝夹芯材料在军用装备抗弹防护中的应用提供参考.     

长杆弹垂直侵彻复合装甲机理的研究

为抵抗动能弹和破甲弹的侵彻,在车辆关键部位的防护采用复合装甲。根据长杆弹垂直侵彻均质半无限靶板的理论,建立了长杆弹垂直侵彻多层复合装甲的简化模型,对侵彻深度进行了数值模拟,讨论了陶瓷和玻璃钢厚度对复合装甲抗弹效果的影响,并通过实验研究加以验证,实验结果和数值模拟结果吻合较好。     

环形及线形聚能装药侵彻体对长杆式穿甲弹穿甲过程干扰的试验和数值模拟

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能,增强坦克在战场上的生存能力,设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲,来拦截高速长杆式穿甲弹（简称长杆弹）。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟,分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下,与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明：环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能,长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%,弹坑长度增加10.4%,且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航;模拟结果与试验结果吻合良好。     

陶瓷/玻纤复合防护结构层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律研究

为研究陶瓷/玻纤复合防护结构的层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律,文中采用145 mm弹道枪加载方法进行了30 g破片对18 mm厚陶瓷(含有3 mm厚玻纤包裹层)/20 mm厚玻纤复合板的侵彻试验,并获得了破片的最小贯穿速度.同时,通过数值仿真进一步研究了复合板层间位置对抗破片侵彻性能的影响.结果表明,当靶板总厚度为38 mm左右,30 g破片以1 300 m/s的初始速度侵彻陶瓷/玻纤复合结构时,陶瓷板与玻纤板的厚度比在0.9.~1.7之间时其抗破片侵彻能力较好.     

陶瓷/玻纤复合防护结构层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律研究

为研究陶瓷/玻纤复合防护结构的层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律,文中采用14.5 mm弹道枪加载方法进行了30 g破片对18 mm厚陶瓷(含有3 mm厚玻纤包裹层)/20 mm厚玻纤复合板的侵彻试验,并获得了破片的最小贯穿速度.同时,通过数值仿真进一步研究了复合板层间位置对抗破片侵彻性能的影响.结果表明,当靶板总厚度为38 mm左右,30 g破片以1 300 m/s的初始速度侵彻陶瓷/玻纤复合结构时,陶瓷板与玻纤板的厚度比在0.9.～1.7之间时其抗破片侵彻能力较好.     

典型电磁驱动拦截体的交会过程仿真研究

为研究两种典型结构电磁驱动拦截体与模拟130 mm侵爆动能弹的交会作用过程,利用AUTODYN软件进行了数值仿真,得到了拦截体对该型模拟弹的毁伤效应初步规律。结果表明:拦截体与模拟弹在一定动能比率和碰撞角度的交会条件下,能明显改变模拟弹的空中姿态,使其偏航,也可破坏其结构,产生显著的塑性变形,影响其侵彻性能,达到遮弹目的;采用控制交会方式、变换拦截体结构等方法,将产生不同的毁伤效应,可适应多种防护需求。     

高速长杆弹对陶瓷复合靶侵彻的数值模拟

利用有限元程序描述了高速钨弹对陶瓷复合靶侵彻过程中的有关物理和力学现象,讨论长杆弹对不同材料靶板的侵彻能力,并重点讨论多层陶瓷靶在高速长杆弹侵彻作用下发生的一系列现象。另外,还对陶瓷多层结构靶的层间效应进行初步的有益探讨,计算结果与试验结果进行对比,吻合较好。所得结论对进一步研究复合靶防护及弹体侵彻具有一定的参考价值。     

橡胶复合靶板抗射流的侵彻防护效能实验研究

采用φ56 mm破甲基准弹来固定射流参数,通过DOP实验,研究了不同夹角、不同夹层厚度和不同夹层材料情况下橡胶基复合装甲抗射流侵彻的空间防护能力、质量防护能力和差分防护能力,通过X光观察了射流侵彻复合装甲后射流断裂和变形情况.分析了倾角、橡胶夹层厚度和夹层材料对复合装甲抗射流侵彻性能的影响原理,结果表明,橡胶复合装甲在...     

正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能的数值模拟

<正>六边形钢管约束混凝土靶具有优良的抗侵彻性能。基于12.7 mm穿甲弹侵彻试验,运用ANASYS/LS-DYNA软件,分析了正六边形钢管约束混凝土靶的钢管壁厚和边长对抗侵彻性能的影响;考虑效费比,分析了钢管约束混凝土靶的经济性能。结果表明:适当增加钢管壁厚和减小边长可提高正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能;优化钢管壁厚和边长的匹配可以得到较好的抗侵彻能力和经济性,对于该文所用弹丸,较优匹配为边长37.5 mm、壁厚3.5 mm。研究结果可为钢管约束混凝土遮弹结构设计提供参考。     

步枪弹侵彻带软硬复合防护明胶靶标的数值模拟

为研究步枪弹撞击带软硬复合防护明胶靶标的作用过程和作用机理,采用显式有限元方法对7.62 mm步枪弹侵彻复合靶标过程进行数值模拟,分析侵彻过程中的典型现象及明胶靶标动态响应。数值计算结果表明：陶瓷锥的形成是由压缩应力波和拉伸应力波共同作用的结果;弹头加速度变化存在明显的分段与拐点,侵彻陶瓷面板过程中,加速度达到最大,侵彻聚乙烯（PE）背板层时,出现第二个拐点;由于防护层存在多个界面,撞击过程中PE背板界面存在速度多峰现象：当弹头运动加速度达到最大时,PE背板界面出现第一个速度峰,明胶界面出现第一个压力峰;当弹头开始侵彻PE背板时,背板层出现第二个速度峰;在步枪弹撞击过程中明胶内压力波传递呈现球形波基本形态,压力峰值随距离增加呈指数衰减。     

卵形头部弹侵彻单多层混凝土靶板有限元仿真

单多层混凝土靶板已被广泛用于军用防护领域,为研究其抗侵彻性能,利用有限元程序LS-DYNA,对卵形弹以360～1 058 m/s的速度侵彻单多层混凝土靶板进行了数值计算,比较计算与试验下的弹丸剩余速度,讨论混凝土靶板的破坏现象,分析弹丸对单多层混凝土靶板的侵彻规律及靶板厚度对弹丸过载特性的影响.计算结果与试验结果相吻合,表明所建立的弹丸侵彻混凝土模型是有效的.     

撞击位置对陶瓷/纤维复合材料板抗弹评价的影响

为了准确表征陶瓷/纤维轻型装甲复合材料的抗侵彻性能,提高抗弹性能评估的可靠性,通过12.7 mm穿甲燃烧弹打击侵彻被测靶板的DOP试验方法,以质量防护系数表征分析了陶瓷/纤维复合装甲板在不同打击位置的抗侵彻能力。数据表明:以陶瓷片铺层的复合装甲板在不同打击点的抗弹性能分散性较大,存在抗侵彻典型区域和危险点,弹体着靶位置影响对其抗弹性能的评价。只有充分考虑危险点的试验数据,陶瓷/纤维复合装甲板的抗弹性能试验评估才能更准确、可靠。