多点起爆装药结构参数对尾翼EFP成型的影响

采用LS-DYNA建立三组多点起爆爆炸成型弹丸(EFP)装药数值模型进行计算,系统研究了起爆点数量(N)、起爆环直径(DI)、装药长径比(LC/DC)等结构参数对尾翼EFP成型性能的影响规律。研究结果表明:起爆点数量、起爆环直径、装药长径比对尾翼EFP的速度、长径比和翼径比等基本性能均有显著影响;起爆点的数量N与所形成尾翼的数量相同,N=4时翼径比最大,增加起爆环直径和装药长径比是提高EFP速度和长径比最为有效和直接的途径。对不同曲率半径的等壁厚和变壁厚球缺罩对比分析,结果表明采用变壁厚球缺罩更有利于获得形态良好的尾翼EFP,并且N取4、DI取40 mm、LC/DC取0.8为宜。     

EFP多点起爆研究

本研究由ＭＯＤ支持，评估了有几个起爆点的爆炸成形弹丸，固定的参数为１１２ｍｍ弹径，铁质药型罩和炸药装药，这样做的结果是弹丸长度明显减小。通过一种数字和实验的方法研究了杵体弹的爆轰性能和空气动力学特性，观察爆轰波的相互作用，发现超压的作用保证了一个速度 ２１４０ｍ／ｓ和１２２ｍｍ长的杵体弹，而炸药高度只有３０ｍｍ。     

三点起爆同步误差对尾翼EFP成型性能的影响

针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题,利用LS-DYNA有限元软件,分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程,研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明,三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心,使EFP尾翼成型不规则;三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100ns,且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的水平分速度,提高飞行稳定性。     

四点起爆形成带尾翼EFP的试验研究

对四点起爆形成带尾翼EFP的形成机理进行了理论分析,并对四点起爆EFP战斗部方案进行了飞行姿态试验,结果表明通过四点起爆方式能形成带尾翼的EFP,且尾翼直径较明显,能起到稳定EFP飞行姿态的作用。     

环形起爆对球缺型药型罩形成EFP速度的影响研究

基于传统的锥形药型罩的模型理论，推导出环形起爆下圆弧型药型罩形成爆炸成型弹丸（EFP）的工程模型，推导出EFP基本稳态时的速度公式，通过调整不同的起爆环位置尺寸，得到相应的稳态时EFP整体速度变化规律，为工程设计提供参考。     

多点起爆方式对EFP侵彻能力增益的研究

为了提高爆炸成型弹丸EFP的侵彻能力,选择环形多点起爆的方式形成EFP侵彻体。利用有限元程序LS-DYNA模拟不同起爆半径、药型罩弧度半径和药型罩切边角对EFP成型的影响规律,通过优化得到了2个成型较好的EFP结构。结果表明:相比中心点起爆方式,多点起爆方式形成的2个EFP速度分别提高了14%和11.6%,长径比分别提高了100%和13.2%,密实度分别提高了95.3%和72.1%,侵彻深度分别提高约1.54倍和0.378倍。3个参数中,起爆半径和药型罩弧度半径对EFP的速度、长径比影响较大,对密实度影响较小; 药型罩切边角对EFP的密实度影响较大。     

非对称外壳形成倾斜尾翼EFP的数值模拟

对非对称外壳形成倾斜尾翼EFP进行了数值模拟。通过利用LS-DYNA软件和流固耦合方法,对所设计的采用非对称变壁厚外壳的药型罩的成型过程进行数值计算,并与对称外壳进行了比较,分析了直尾翼和倾斜尾翼形成过程的异同。数值模拟结果表明,非对称外壳可以形成倾斜尾翼EFP,倾斜尾翼可以为弹丸提供导转力矩,使EFP在飞行中旋转,从而改善飞行稳定性并提高着靶精度。     

偏心起爆对EFP成形形态影响的实验研究

装药不对称性会使ＥＦＰ开矿明显变坏，从实验角度研究了某自锻破片装药结构，在爆后１８０μｎ，时刻，起爆偏心分别显０．４ｍｍ，１ｍｍ，１．２ｍｍ，２ｍｍ时，ＥＰＦ弹丸形态的变化，得到了起爆偏心量与ＥＦＰ头部横向剩余速度之间的。     

不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

为了研究不同状态下的爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)对盖板炸药的冲击起爆影响,采 用Ls-Dyna 仿真软件,建立EFP 撞击起爆带壳炸药的数值仿真模型。利用EFP 成型过程的不同阶段其头部速度不同, 对不同厚度盖板的CompB 炸药进行撞击起爆数值仿真,分析了各个阶段的比动能、头部速度与盖板厚度的关系,以 及盖板厚度与起爆时刻、位置的变化规律。仿真结果表明：在0.5～1 倍装药直径之间,可以得出临界盖板厚度与头 部速度、EFP 沿飞行方向的投影面积成正比,并且EFP 在侵彻大于2.5 倍装药直径的盖板过程时,不会形成剪切块; 笔者设计的口径40 mm EFP 完全成型后,其比动能为61.81 MJ/m2,可以起爆最大盖板厚度为10 mm 的CompB 炸药; 在一定盖板厚度范围内,冲击起爆时间和冲击起爆位置都随着盖板厚度增加而增加;EFP 飞行至0.5 倍装药直径处, 所能撞击起爆的临界盖板厚度是EFP 成型后的2 倍。该研究对于防空防导的战斗部EFP 设计具有一定的参考价值。     

弧锥结合罩的结构参数对EFP成型的影响

运用LS-DYNA仿真软件研究了弧锥结合罩的结构参数对形成侵彻体的影响规律。采用中心点起爆方式,通过改变弧锥结合罩的圆弧曲率半径、锥角和壁厚,对比分析形成的侵彻体性能规律,得出药型罩结构参数对EFP速度、长径比等成型参数的影响规律,拟合得到变化曲线及曲线方程。结果表明：弧锥结合罩的圆弧曲率半径、锥角和壁厚存在最优值。基于研究结果优化设计了一种弧锥结合形药型罩,仿真得到了成型形态和成型参数都较佳的EFP,为多模战斗部的进一步设计提供参考依据。     

药型罩材料影响EFP成型的数值计算研究

为了研究弧锥结合形药型罩材料对EFP成型的影响规律,运用LS-DYNA有限元软件,对紫铜、铁、铝、钨、钽5种材料的药型罩所形成的EFP进行了数值仿真研究,得出了药型罩材料的密度、伸长率对EFP速度、长径比等成型参数的影响规律.研究结果表明:随着5种材料密度的增加,EFP头部速度减少了61%;随着其伸长率的增加,EFP长径比增加了35.7%,因此需要选取适当密度与较大伸长率的药型罩材料以获得较佳的EFP成型性能.仿真结果为EFP战斗部的优化设计提供了参考依据.     

EFP成型影响因素的数值模拟

用LS-DYNA程序对等壁厚、球缺罩EFP的成型过程进行了三维数值模拟.根据模拟结果,得到了EFP的成型图象,绘制了装药长径比、药型罩曲率半径、药型罩厚度等物理量对EFP的速度的影响曲线,获得了上述物理量对EFP成型的影响规律,可以为EFP结构的优化设计提供参考依据.计算表明,三维数值模拟方法能够形象显示EFP成型过程的细节和各个物理量对EFP性能指标的影响情况,LS-DYNA程序是进行战斗部仿真试验的有效工具.     

锥弧结合罩形成长杆状密实EFP的可行性

为了进一步提高爆炸成型侵彻体(EFP)的侵彻能力,基于大锥角罩结构的圆弧段设计,提出了一种可形成长杆状密实EFP的锥弧结合罩。分析了锥弧结合罩与传统的大锥角罩和弧锥结合罩在压垮过程中的区别。运用LS-DYNA仿真软件,计算得到了锥弧结合罩的结构参数(曲率半径、锥角、壁厚)对EFP速度、长径比、密实度等侵彻体成型参数的影响规律。找出了EFP成型较佳时各结构参数的取值范围:曲率半径为1.1～1.3倍装药口径,锥角为155°～160°,壁厚为0.04～0.046倍装药口径,并设计得到了一种可形成长径比为2、密实度为0.88的EFP的锥弧结合罩结构。     

形成尾翼爆炸成型弹丸的贴片方法

提出一种可形成尾翼爆炸成型弹丸的贴片方法.对典型的尾翼EFP形成技术进行总结,分析贴片方法形成尾翼EFP的原理和特点.对所设计的EFP战斗部进行成型过程、气动力系数和飞行弹道计算.结果表明,采用贴片方法可以形成尾翼EFP,其基本原理是通过使药型罩周边变形产生周期性有规律的速度差异来实现的,尾翼的数量和贴片的数量相匹配,所设计的尾翼EFP具有较高的飞行稳定性和较小的速度降.     

带尾翼爆炸成型弹丸的新技术

应用在药型罩表面贴附惰性隔板的方法可以研制出尾翼稳定的爆炸成型弹丸(EFP)。回收试验表明,尾翼的数量与隔板的数量相对应,隔板越厚,隔板处药型罩压垮变形与无隔板处变形差异就越大,形成的尾翼较为明显,可以根据尾翼形状和数量要求来设计隔板。     

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。     

EFP侵彻钢靶板过程的光滑粒子法数值模拟研究

针对爆炸成形弹丸（EFP）的成型及侵彻钢结构靶板的问题运用无网格数值方法 SPH法进行了数值模拟研究。计算中采用完全变光滑长度SPH方法解决模拟爆炸过程中密度等物理参量变化梯度剧烈的问题,利用Ott-Schnetter提出的修正SPH方法处理在求解多介质大密度差问题时遇到的数值不稳定性问题,运用含损伤的Johnson-Cook本构模型处理钢板在冲击载荷下的变形与损伤问题;结果分析了弹丸头部特定节点处的速度变化历程,同时分析了不同药罩厚度对弹丸头部速度及对靶板侵彻过程的影响及不同尺寸的靶板在弹丸侵彻作用下的破坏形式,结果符合弹丸侵彻物理规律,表明该方法适合模拟爆炸与冲击等大变形破坏损伤问题。