小型穿甲弹斜侵彻陶瓷/金属板分析模型

基于小型穿甲弹垂直侵彻陶瓷/金属板的分析模型,利用圆截面与椭圆截面吸能相同的假设,建立了小型穿甲弹斜侵彻陶瓷/金属复合靶板的分析模型,并进行了相关的试验验证;同时,分析了陶瓷/金属靶板的抗弹性能与弹丸着角、靶板配置的关系。     

高能束控制破碎模拟弹体破片分布试验研究

采用扇形靶试验对高能束控制破碎模拟弹进行预制破片分布考核。从静爆靶试结果显示:模拟弹侵彻3 m靶距不同厚度A3钢板,破片分布在预计范围内,破片飞散角实测结果小于18°,破片带内的破片密度平均为2.68个/dm2;该弹采用高能束控制破碎技术处理后,破片控制效果好,能够满足弹丸的设计要求。     

LEFP切割杆式穿甲弹的数值模拟研究

为了更有效地增强线性自锻破片对穿甲弹的干扰作用,对线性自锻破片切割杆式穿甲弹的最佳角度展开研究。运用LS-DYNA软件对线性自锻破片切割杆式穿甲弹的过程进行了数值模拟研究。通过分析线性自锻破片对不同速度穿甲弹的最佳切割角度,以及穿甲弹被切割后对后效靶板的毁伤效能,得出了线性自锻破片对穿甲弹的最佳切割角度为90°时,穿甲弹的变形程度最大,对后效靶板的毁伤效能较差,残余弹体的侵彻能力最低。该研究为主动防御系统的结构设计提供了参考依据。     

异型侵彻体垂直侵彻半无限靶板试验研究

针对速度为1.4～1.9 km/s,长径比为20,在相同的质量和横截面积条件下,3种截面形状(三角形,四边形及圆形截面)的长杆体,时其垂直侵彻半无限靶板特性进行了试验研究.研究表明:在此速度范围区间,3种截面形状杆体的侵彻深度随速度变化趋势相同,但当着靶速度高于1.7 km/s时,三角形截面杆的侵彻性能最好,四边形次之,圆形截面杆最差.     

长杆弹截面形状对垂直侵彻深度的影响

结合现有实验数据,针对圆形、矩形和三角形3种截面形状的5种93W长杆弹对半无限4340钢靶在入射速度为1500～1800m/s时的侵彻进行数值研究。结果表明:数值计算结果与实验吻合较好;对于同种入射速度、相同弹体长度、同种弹体和靶板材料而言,等截面面积的三角形截面的长杆弹侵彻深度明显高于矩形和圆形截面的侵彻深度,而圆形与矩形之间并没有明显区别;三角形截面长杆弹侵彻过程中的自锐化现象是其侵彻深度明显大于其它两种弹体的主要原因。     

圆柱形破片侵彻靶板的数值计算研究

以直径为8mm的圆柱形破片为对象,采用非线性动力学程序AUTODYN,研究破片极限穿透速度与入射角度的变化规律。并用已有的经验公式验证比较,结果表明:破片入射角度越大,其变形越大,弹道极限速度也越大,且两者并非线性变化。在入射角小于45°时,仿真值与经验公式值基本吻合;在入射角大于45°时,两者误差较大,在入射角为60°时,两者误差达15.7%。当破片的入射角过大(大于75°)时,即使入射速度达4000m/s时,破片都不能贯穿靶板。     

不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土的研究

为了研究着靶速度在1000～2000 m/s时弹丸的运动规律,分别对不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土进行研究。介绍弹丸高速侵彻混凝土的研究现状,采用数值模拟方法对其进行研究,阐述高速弹丸侵彻混凝土的数值仿真,分析不同头部形状对弹丸高速侵彻混凝土的影响,并获得弹丸头部形状、着靶速度和侵彻深度的关系。仿真结果表明：当速度范围在1400～1700 m/s时,锥形头部弹丸的侵彻效应要优于其他三者;当速度范围在1800 m/s以上时,卵锥形弹丸由于发生大的磨蚀与变形此时已经失效,并且在此速度范围下,其他3种弹丸的侵彻效应逐渐趋于一致。该研究结果对今后动能弹及半穿甲弹丸的弹形设计具有一定借鉴意义。     

小口径穿甲爆破弹侵彻钢板装药安定性仿真

为了给装药弹丸设计提供参考,运用ANSYS/LS-DYNA软件对某小口径火炮穿甲爆破弹侵彻钢靶板过程进行仿真,得到了弹丸着角、着速和靶板厚度对装药安定性的影响。结果表明:随着着速增大,装药的安全性越来越差;随着着角增大,装药的安定性先变好再变差,着角为70°和80°时装药安定性不如着角0°时,说明大着角对装药安定性不利;靶板增加到一定厚度时弹丸装药不安全。     

不同形状预控破片成形及毁伤效应研究

为了研究破片形状对破片飞散规律以及侵彻效能的影响,利用三维有限元分析软件ANSYS/LSDYNA对截面为三角形、正方形、菱形以及正六边形的外部刻槽式预控破片战斗部成形过程进行模拟分析,同时对破片侵彻靶板过程进行数值计算。研究结果表明,正六边形破片的预控效果最好;破片形状对破片初速和质量损耗的影响较小;通过破片侵彻钢靶的数值模拟,得出在初速和质量相同的情况下,截面为正六边形、正方形、菱形、三角形的破片杀伤威力由强到弱。     

爆炸成型弹丸垂直侵彻装甲钢靶后破片动能分析

为获得具有较大动能的靶后破片来源以及轴向位置,开展了爆炸成型弹丸（EFP）垂直侵彻装甲钢的试验和仿真研究。借助经过试验验证的仿真方法,分析不同靶板厚度(30~70 mm)、不同EFP着靶速度(1 650~1 860 m/s)下,某典型EFP垂直侵彻装甲钢板后靶板和EFP产生的靶后破片速度、质量沿轴向的分布规律。结果表明：靶板和EFP产生的靶后破片速度随轴向位置近似呈线性增加,当靶板厚度或EFP着靶速度二者之一固定时其斜率固定,并且破片来源(由靶板或EFP产生)对包络线截距的影响也很小;靶板产生的大质量(>10 g) 破片均分布在破片云中间或者靠近靶板的位置,EFP产生的大质量(>10 g)破片均分布在远离靶板的位置;具有较大动能的靶后破片主要由EFP产生,并位于远离靶板的位置。     

着靶攻角对尾翼稳定脱壳穿甲弹侵彻性能的影响

为研究着靶攻角对尾翼稳定脱壳穿甲弹侵彻性能的影响,利用非线性动力学分析软件对脱壳穿甲弹高速斜侵彻匀质钢靶进行数值模拟,验证了脱壳穿甲弹斜侵彻半无限靶板不同阶段的作用过程。理论计算和数值模拟表明:脱壳穿甲弹以非零攻角侵彻靶板时,开坑阶段压力降低少;着靶攻角为正时,弹体向有利于穿透的一侧偏转;攻角δ等于+2°左右时,穿甲效果最佳。     

结构参数对半预制破片PELE弹丸毁伤性能的影响

为了研究V型槽刻槽角度(θ)、刻槽长度(L)和刻槽深度(H)对半预制破片PELE(HF-PELE)弹丸毁伤性能的影响,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件数值模拟了HF-PELE弹丸侵彻4340均质钢靶过程。在分析V型槽刻槽角度对HF-PELE弹丸毁伤性能影响的基础上,以V型槽θ、L、H为变量,以破片径向速度为目标函数值,应用正交优化获得了HF-PELE弹丸V型槽结构参数的最优组合:θ=40°、L=8 mm、H=3.5 mm,此时,弹丸的破片最大径向速度最高,为161.82 m·s-1。结果表明:在HF-PELE弹丸结构参数中,H对破片的最大径向速度影响最大,θ次之,L最小。     

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.     

迫击炮弹引信精确制导组件气动外形优化

为了给二维弹道修正精确制导组件气动外形设计提供参考,将Fluent流体仿真与编制的外弹道解算程序相结合。利用Fluent所得到的升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数、赤道阻尼力矩系数以及稳定储备量等弹丸气动参数导入弹丸运动方程,分析其外弹道特性,对该二维弹道修正精确制导组件所使用固定鸭舵的舵截面翼型、面积、形状、斜置角、位置以及弹丸尾翼的形状和面积进行了气动优化设计。仿真验证结果表明,鸭舵添加后明显增大了弹丸阻力系数,并且鸭舵的位置越靠近弹体顶部,越不利于弹丸的稳定。对于所配用的迫击炮弹,鸭舵截面翼型取低速翼型系列中相对弯度为0,最大弯度为0,相对厚度为12%的NACA 0012翼型,单个鸭舵面积为723 mm~2、控制舵斜置角为4°、差动舵斜置角为6°、单个尾翼面积为4 567 mm~2,在弹丸初速341 m/s,射角45°时的最大横向修正距离可达112.61 m,满足设计要求。     

陶瓷复合装甲抗超高速破片试验研究

针对装甲车辆对超高速破片的防护需求,设计两种碳化硅陶瓷复合装甲,采用25 mm弹道炮和2 000 m/s的钨合金破片模拟弹进行靶试试验,考核两种结构抗超高速破片侵彻的防护能力。研究结果表明:碳化硅陶瓷在2 000 m/s以上的弹丸速度水平下具有高效的抗侵彻能力;面密度约为135 kg/m2的碳化硅陶瓷复合结构,可实现对2 000 m/s钨合金立方体破片模拟弹的有效防护。     

弹丸杀伤半径计算方法研究

目前靶场主要采用扇形靶试验方法来测定弹丸的杀伤半径,其原理就是弹丸垂直放置,按不同距离分别设置6个圆心角为60°的靶,通过破片命中靶板的统计结果,来计算弹丸的杀伤半径。扇形靶试验结果原理上等同于弹丸综合威力试验时轴向90°的状态,其定义可以用杀伤概率来表示,即一定距离处一个人形靶上命中一块破片的概率为0.632时,该距离为杀伤半径。杀伤半径的结果可以通过分析弹丸综合威力试验数据进行计算,而不必要再次开展扇形靶试验。     

舰炮半穿甲模拟弹对金属靶板斜侵彻研究

舰炮作为打击海上、空中和岸上目标的主要武器之一,半穿甲弹的侵彻能力是评价其弹药毁伤能力的重要一环,而开展实船射击实验成本高、机会少。为研究舰炮半穿甲弹倾斜侵彻金属靶板的侵彻能力,参考美军MK-45舰炮使用的奥托·梅莱拉127 mm弹药设计半穿甲模拟弹,采用实验、数值仿真与经验公式相结合的方法分析靶板破环模式、破口尺寸。实验结果表明,在45°和60°两种靶板倾角、385 m/s和500 m/s两种着靶速度情况下,半穿甲模拟弹对12 mm厚E36钢板具有足够的侵彻能力,模拟弹对靶板侵彻的破坏形式为冲塞破坏,破口尺寸平均为弹直径的1.25倍。仿真结果表明：剩余速度、破口形状与实验结果吻合;Thor公式的计算结果与实验结果较为接近,经过参数优化后实验、经验公式与仿真得到的剩余速度误差不超过10%。     

多发弹丸同时起爆下破片空间分布实验研究

为了研究多发弹丸同时集中起爆时的破片空间分布规律,通过自行设计模拟弹丸,利用松木板作为长方形靶板,按照靶场试验要求分别对单发弹丸爆炸和多发弹丸爆炸所形成破片的空间分布规律进行了实验研究,得到了两种情况下弹丸破片飞散密度分布规律,并对单发弹丸爆炸和多发弹丸爆炸的破片飞散密度进行了对比分析研究.研究结果表明:多发弹丸爆炸时的破片分布与单发弹丸爆炸时的破片分布具有相同的规律,但在弹丸弹轴法向附近,多发弹丸的破片飞散密度分布概率小于单发弹丸.     

侵彻过程弹体和靶中应力应变率分布的数值计算

采用动力有限元计算了穿甲弹侵彻装甲时,应力、应变率在弹和弹前端装甲中的分布.结果发现,当穿甲弹以1?400m/s左右的初速侵彻装甲时,在侵彻过程中,弹前端装甲中的应变率最高可达到105/s,但是分布范围很窄,不超过3mm,在此之后的较大范围内, 应变率都是103/s;弹和靶中的应力分布规律与应变率在靶中的分布规律相同.     

双喷嘴气动喷撒烟幕粒子的撞击成烟特性研究

为改善气动喷撒时烟幕的分散效果,采用自行设计的气动喷撒装置,对铜粉基烟幕粒子的撞击成烟特性进行了实验研究。结果表明,相对于单喷嘴,双喷嘴喷撒时烟幕平均扩散速度降低了39%,烟幕扩张角增大了160%;当喷嘴间角度为150°、120°、90°和60°时,对应的烟幕平均扩散速度分别为0.5m/s、0.8m/s、1.1m/s和1.6m/s,烟幕扩张角为60.2°、57.4°、45.8°和44.3°。随着喷嘴间角度的减小,烟幕平均扩散速度逐渐增大,烟幕扩张角逐渐减小;持续喷撒一定时间,烟幕最大面密度随喷嘴间角度的减小逐渐减小,烟幕遮蔽效能变差。