反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应研究

 研究反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应。设计了一种单发反应破片侵彻效应研究的试验装置,研究了反应破片在不同撞击速度下对中厚铝合金靶的侵彻效应;并利用AUTODYN-2D软件建立了反应破片侵彻中厚铝合金靶板效应的数值模拟方法。结果表明:Al/PTFE反应破片在高速撞击下具有动能和化学能双重毁伤效应,在1346~1645m/s的撞击速度下可发生点火和能量释放,在20mm厚铝合金靶上形成3.41~6.51mm的侵孔,在此基础上开展的数值模拟结果与试验结果也有较好吻合。     

破片入射姿态对机体毁伤效果影响研究

破片的运动姿态会对飞机蒙皮的穿透效果及其穿透后的剩余速度产生不同影响。为分析其影响,首先进行靶板极限速度的穿透试验,由极限速度可划分速度计算区间作为典型状态条件。再利用LS-DYNA软件数值模拟破片在不同入射条件下,侵彻靶板时所造成的毁伤情况。数值模拟采用与试验相同的YL12铝合金作为靶板材质,破片近似为刚体,选取不同速度、不同入射角、不同角速度作为典型状态。统计仿真结果并进行分析,得出增加破片毁伤效果及提高其剩余速度的条件,其数据参数和结论可以为今后实验研究提供参考。     

2-3km/s初速下圆形破片对金属薄靶的侵彻效应分析

针对2 ～3 km/s初速条件下破片对金属薄靶的侵彻开展了实验和数值模拟研究,用LS-DYNA软件对该速度段下弹丸侵彻金属靶板的过程进行数值模拟,采用爆轰驱动装置发射钢质球形弹丸进行试验研究.分析了不同工况下靶板的毁伤模式,并与600 ～ 800 m/s这一低速段下靶板的毁伤模式进行对比分析.结果表明:数值模拟跟实验吻合较好,在该速度段下,球形钢质弹丸对靶板的毁伤模式主要为穿孔;垂直撞击时在靶板上形成延性扩孔,而在低速度段下,靶板上形成的穿孔直径几乎跟弹丸直径一样,没有形成延性扩孔;垂直侵彻时在钢靶上形成的扩孔直径比在铝靶上形成的扩孔直径大.     

2～3km/s初速下球形破片对金属薄靶的侵彻效应分析

针对2~3 km/s初速条件下破片对金属薄靶的侵彻开展了实验和数值模拟研究,用LS-DYNA软件对该速度段下弹丸侵彻金属靶板的过程进行数值模拟,采用爆轰驱动装置发射钢质球形弹丸进行试验研究。分析了不同工况下靶板的毁伤模式,并与600~800 m/s这一低速段下靶板的毁伤模式进行对比分析。结果表明:数值模拟跟实验吻合较好,在该速度段下,球形钢质弹丸对靶板的毁伤模式主要为穿孔;垂直撞击时在靶板上形成延性扩孔,而在低速度段下,靶板上形成的穿孔直径几乎跟弹丸直径一样,没有形成延性扩孔;垂直侵彻时在钢靶上形成的扩孔直径比在铝靶上形成的扩孔直径大。     

基于图像分割的效应靶自动报靶系统

破片战斗部因其可产生大量杀伤破片群而被广泛应用。为了准确分析破片战斗部对效应靶的毁伤作用,解决人工统计方法效率低下且准确率低的问题,将数字图像处理技术应用于报靶工作中,提出基于偏微分方程方法的靶孔图像分割算法,完成了不同靶板上靶孔自动识别系统的设计。通过输入试验后钢靶和网靶图像后,系统自动生成包含破片孔数量、尺寸、位置分布等参数的统计结果及标识靶孔边界的靶板图片,实现了自动报靶功能。     

基于图像分割的效应靶自动报靶系统研究

破片战斗部因其可产生大量杀伤破片群而被广泛应用。为了准确分析破片战斗部对效应靶的毁伤作用,解决人工统计方法效率低下且准确率低的问题,将数字图像处理技术应用于报靶工作中,提出基于偏微分方程方法的靶孔图像分割算法,完成了不同靶板上靶孔自动识别系统的设计。通过输入试验后钢靶和网靶图像后,系统自动生成包含破片孔数量、尺寸、位置分布等参数的统计结果及标识靶孔边界的靶板图片,实现了自动报靶功能。     

复合反应破片爆炸成型与毁伤实验研究

研究爆炸成型复合反应破片的成型过程及其对目标靶的终点效应.设计了球缺形药型罩的小长径比爆炸成型复合反应破片装药结构方案,应用脉冲X光摄影系统拍摄复合反应破片的形成过程.实验结果表明,药型罩在压垮过程中成功实现对反应材料的包覆,包覆及飞行过程中反应材料性能安定;从破片侵彻靶板结果看出,复合反应破片在撞靶时发生化学反应,毁伤效果比惰性侵彻体有大幅提高,利用金属药型罩动态包覆反应材料形成复合反应破片方法可行.研究结果可为反应破片战斗部的工程应用提供参考.     

高密度活性破片碰撞双层靶毁伤效应

 采用弹道碰撞实验,对高密度冷压成型和烧结硬化PTFE/Al/W活性破片正碰撞双层间隔铝板毁伤效应问题进行研究。实验结果表明,在高速碰撞条件下,活性破片对前靶的作用主要体现为动能贯穿破坏,与前靶相比,后靶毁伤更为严重,表现为更大的穿孔尺寸和毁伤面积,并伴随有显著的隆起及裂纹等结构破坏。引入裂纹扩展理论,分析了碰撞速度及靶板厚度对活性破片动能侵彻和爆炸作用联合毁伤效应的影响,从机理上揭示了后靶结构毁伤行为和效应。     

Zr77.1Cu13Ni9.9非晶合金破片侵彻LY12铝合金及TC4钛合金靶板毁伤后效及机理对比研究

锆基非晶合金是极具发展潜力的含能结构材料,由其制备的破片侵彻不同材质装甲时,会表现出显著不同的毁伤效果.本研究中利用弹道枪发射装置,针对Zr_77.1Cu₁₃Ni_9.9非晶合金破片,以1 200 m/s速度分别侵彻8 mm厚LY12铝合金和TC4钛合金屏蔽靶,结合高速摄影技术比较了破片碎裂形成碎片云并造成毁伤后效的过程;同时基于FEM/SPH自适应耦合法,再现了破片对两类屏蔽靶开坑、稳定侵彻、穿透等系列阶段,以及碎片云形成的复杂物理过程,揭示了其对后效靶的毁伤机理.结果表明,由于TC4钛合金相比LY12铝合金具有更高的强度,穿透TC4屏蔽靶所需的时间更长,且靶板内最大等效应力是后者的3倍左右;破片在侵彻TC4屏蔽靶时与靶板间发生了更强的相互作用,使得破片前端出现更大面积的高应变区域,由此导致破片发生了更严重的破碎并产生分布范围更大的碎片云,从而在后效靶上产生更大面积的损伤.     

地面装甲车毁伤概率计算方法

针对不确定信息下弹丸近炸破片毁伤效能难以评估的问题,该文基于破片飞散特性和目标毁伤准则建立一种地面装甲车毁伤概率计算模型。根据空中弹丸与地面装甲车的空间关系,分析破片在飞行过程中的衰减特性,研究破片对装甲车的侵彻效果,结合弹丸近炸破片场的散布密度函数,制定装甲车部件毁伤准则;根据装甲车各部件的毁伤权重和易损面积的关系,构建单枚破片毁伤概率计算函数;形成破片数量和侵彻面积条件下的装甲车毁伤概率计算模型。通过计算与分析,给出了不同弹丸炸点高度、不同入射角以及装甲车不同易损区权重差异等条件下破片对装甲车的毁伤效果;同时,采用ANDYS/LS-DYNA仿真模拟不同速度破片对目标的侵彻过程。结果表明,在弹丸与装甲车的交汇过程中,近炸高度越小,弹丸入射角越小,装甲车被毁伤的概率越大;同时,等效靶板所受破片毁伤能量与破片侵彻速度呈正比,并且破片作用在装甲车的破片数量越多,破片对装甲车的毁伤效果越明显。     

防空导弹引战配合的数字仿真

建立引战配合的数学模型 ,在此基础上介绍防空导弹引战配合数字仿真系统 ,以某防空导弹攻击其典型目标——米格 - 2 1为例 ,对引信、战斗部和目标的作用过程进行动态仿真 ,给出了仿真结果 ,并给出了战斗部破片的动态飞散区域和命中目标的破片分布图形 ,从而直观地显示出引战配合的效果以及对目标的毁伤程度     

制导杀爆弹毁伤效能评估的应用研究

基于真实目标等效结构研究制导杀爆弹毁伤效能评估的应用.针对红外成像和GPS两种制导模式,分析末端弹道特征对于确定弹药研究毁伤效能与引信炸高、制导精度之间的联系.通过分析结果可见,采用红外成像制导模式,炸点随着炸高的提高离瞄准点的距离逐渐变远,破片群难以命中目标;采用GPS制导模式,炸点可通过弹载计算机计算调整炸点于目标上方,破片群向下可命中目标,对目标的毁伤效果较好;所以,弹药的毁伤效能除了与战斗部、引信有关,还与导引头的制导模式相关.通过仿真分析,制导模式对战斗部动爆威力场影响不大,因此在战斗部研制过程中可不考虑弹药的制导模式,而只采用动爆条件下的毁伤幅员对战斗部的毁伤效能进行考核,以优选出最佳战斗部结构和炸高.      

钢化玻璃冲击波毁伤实验中的碎片规律研究

为了研究钢化玻璃受到冲击波作用破坏后产生的玻璃碎片造成的次级毁伤效应,针对6 mm、10 mm和15 mm三种不同厚度的钢化玻璃分别开展了多发外场化爆实验.实验对玻璃碎片的尺寸分布、飞散距离分布和碎片最大飞散速度等情况进行了数据收集和统计.通过对碎片的尺寸分布、飞散距离分布等的实验统计数据进行分析研究,给出了其分布规律和特点.根据实验记录的碎片最远飞散距离,利用平抛运动公式估算了碎片最大飞散速度,并验证了估算结果的准确性.实验结果表明,玻璃碎片的最大飞散速度均在11 m/s以上,最大速度可以达到25 m/s以上.     

线列式结构毁伤在弯曲载荷下的增益

为了提高破片杀伤战斗部在防空反导任务上的毁伤威力,研究了在弯曲载荷下线列式结构毁伤相较于聚焦式结构毁伤的毁伤效果增益。基于应力集中效应进行了理论分析,设计了模拟飞机外壳受这两种毁伤模式的结构等效靶标并对其在弯曲载荷下的应力分布进行了数值模拟计算和静力学实验验证。研究结果表明,相比于聚焦式结构毁伤,在相同载荷下线列式结构毁伤使目标结构内最大应力平均提高16%,达到屈服破坏所需的载荷平均减少18%。     

PELE斜侵彻有限厚靶板数值模拟

针对PELE斜侵彻均质靶板问题,在AUTODYN-3D平台下用数值模拟方法研究了斜侵彻下着角和其它参数对PELE破片杀伤和穿甲双重终点效应的影响.结果表明,在PELE能够贯穿靶板前提下,着角越大,产生的横向效应越明显,且轴向速度呈下降趋势.得到了斜侵彻情况下靶板厚度、靶板材料和弹着速对PELE终点效应的影响规律,以及当着角改变时,靶板厚度、靶板材料和弹着速对PELE终点效应的敏感度变化规律.     

坦克主动防护系统弹药毁伤效能评估

针对以ARENE系统工作原理为代表的坦克主动防护系统,研究弹药毁伤效能评估方法.通过目标易损性分析给出目标要害件等效模型和毁伤判据,建立了弹药破片飞散场的数学模型并采用Monte-Carlo方法模拟弹药炸点坐标的数学模型,编写了弹药毁伤概率的计算程序并针对典型算例进行了计算,根据计算结果探讨了攻击距离和破片飞散角对毁伤概率的影响规律.研究结果为类似的坦克主动防护系统总体设计、系统效能分析以及弹药优化设计等问题的研究提供了一种方法和手段,并值得其它相关研究借鉴和参考.     

一种基于侵彻能力和散布均匀性的斜向破片式战斗部设计

为了实现破片对高速运动小目标的斜向高效、均匀侵彻,根据爆轰波传播特点和爆炸驱动理论,设计了一种斜向破片式战斗部,以2mm厚Q235钢板为目标借助于数值模拟和试验考察分析了战斗部结构、起爆方式等对破片侵彻能力和散布密度、散布均匀性的影响。结果表明：破片在52.3度斜向角内对2mm厚的Q235的穿透率达96.6％,破片在该方向范围内散布均匀,三点起爆方式更有利于提高破片散布均匀性和速度一致性。     

爆轰加载下双层预制破片初速梯度研究

通过分析双层方形和球形预制破片的典型排布方式及受力状态,建立了双层破片的单元实验模型;并采用闪光X射线摄影法获得了内外层破片在爆轰加载下的初速;同时,结合数值模拟方法,分析了破片在加载过程中的应力分布状态。结果表明:外、内层方形破片的初速比为1.6,而外、内层球形破片的初速比为1.7;外层方形破片的最大应力高于球形破片,其破损程度也较球形破片更为明显。     

爆轰驱动破片二次排布技术探索性研究

To study the warhead by explosively loaded fragments, generating new damage model, a kind of at the bottom of explosives loaded directly tungsten alloy fragments is designed, using nine square format arranged in a manner, and by target as the witness of their damage mode. Via explosively loaded , in target a cross pattern on the way damage is obtained, and damage diameter is about 22. 5 times the diameter of the charge, increasing the damage of the target area. About designing warhead, that is a very promising way, also a new model of damage is in assessment mode, the work is worth further study.