爆炸冲击波与杀伤破片对飞机目标相关毁伤效应的研究

本文以小型导弹战斗部为研究对象,研究了破片杀伤作用和爆破作用对飞机目标的相关毁伤效应问题,并依据实验结果,应用数理统计方法给出了“杀爆相关毁伤准则”的工程计算式。计算式可用来评价和计算有关战斗部的威力效应,可供战斗部设计时应用。     

一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真及实验研究

为提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的侵彻能力,设计了1种杆式MEFP战斗部。采用工程计算方法和数值模拟方法对1种新型MEFP进行了成型速度研究。进行了战斗部原理样机的静爆实验。根据实验结果对工程计算方法进行了修正。直径为127 mm的杆式MEFP战斗部样机的杆式弹丸可以穿透距爆心3 m处40 mm厚的Q235钢靶板,杆式弹丸长径比可达到4∶1,可以满足毁伤元穿甲威力要求。     

战斗部侧弦攻击舰船内爆毁伤能力评估

建立了舰船内爆毁伤的静爆试验方法,并基于该方法建立了数值模型。通过实验分析与数值模拟,获取了战斗部内爆产生的冲击波超压和破片毁伤参数,分析了冲击波超压对主、临舱室人员的毁伤情况及破片的主要毁伤范围,为战斗部对相同舰船目标的毁伤威力及毁伤评估提供参考依据。     

爆轰驱动预制破片的正交分布技术

为了利用爆轰产物的飞散特征,使破片在终点的排布重新组合,以实现新的毁伤模式,设计了一种炸药轴向爆轰驱动方形钨合金破片的实验模型,且破片采用九方格式的排布方式,并通过目标靶见证其毁伤模式。通过炸药爆炸加载,在目标靶上获得了一种正交十字的毁伤效果,破片正交方式的平均直径约为装药直径的22.5倍,增大了对目标的毁伤区域。在战斗部设计中,这是一种非常有前景的战斗部设计方式,对毁伤评估的考核也是一个新的模式,工作值得进一步研究。     

聚焦式战斗部攻击下飞机的易损性计算

飞机生存力已成为军用飞机设计的主要技术指标之一,飞机易损性计算的主要目的是评估飞机生存力,为飞机生存力增强设计提供理论指导。以模拟现代空战中主要使用的聚焦式战斗部的毁伤元真实飞散特性为基础,考虑冲击波超压的毁伤效应和球形、方形毁伤元对飞机的洞穿作用,以战斗部静态飞散角作为设计参数,建立了聚集式战斗部的威力场。研究了聚焦式战斗部威力场内不同毁伤元对飞机的多击中易损性,同时给出了计算实例,与非聚焦战斗部杀伤结果对比表明:聚焦式战斗部对飞机有更高的杀伤概率。     

ANN在一次引爆FAE爆炸威力评价中的应用

在系统分析燃料空气炸药(FAE)爆炸威力主要影响因素的基础上，应用人工神经网络(ANN)理论及方法，建立了一次引爆FAE爆炸威力评价ANN模型，并利用该模型对不同配比环氧丙烷／铝粉混合燃料的爆轰参数及爆炸威力进行了模拟。结果表明，ANN模拟结果与一维多相爆轰模型计算值相当吻合，当铝粉含量处于50％～70％范围时，爆炸威力较为理想，当铝粉含量为65％时，爆炸威力指数达到最大。这一研究可为一次引爆FAE配方及战斗部设计与优化提供有益参考。     

爆炸载荷作用下水泥板破碎距离的工程计算

为客观、直观地评价战斗部的威力,提出了一种水泥板破碎距离评价法.在实验研究的基础上,根据结构动力学原理,对爆炸载荷作用下水泥板的结构动力响应问题进行了分析.给出了水泥板破碎距离的一般计算式以及冲量载荷、准静态载荷情况下的简化计算式,并与实验结果进行了比较.结果表明, 计算值与试验结果基本一致,文中提出的计算方法正确且能够满足工程需要.     

带前舱战斗部对钢筋混凝土侵彻规律研究

为分析在临界穿透速度条件下,着靶参数对某型带前舱战斗部侵彻能力的影响,基于LS-DYNA非线性有限元分析软件,采用实体单元钢筋建模方法,建立了带前舱战斗部侵彻钢筋混凝土目标3维仿真模型,给出了在极限穿靶速度条件下,着靶角度、攻角等参数的变化对战斗部侵彻能力的影响规律,计算结果与实验结果吻合较好.研究结果表明,着靶角度对战斗部侵彻能力影响显著,在极限穿靶速度条件下,一定范围的负攻角有利于战斗部的侵彻.      

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.      

反舰导弹战斗部动能穿甲花瓣型破坏模型

为预测半穿甲反舰导弹战斗部穿透船体防护结构外板进入内部爆炸的位置,以进一步对防护结构进行优化设计.根据尖头反舰导弹战斗部动能穿透薄靶板过程的特点,提出了一种简单有效的薄板花瓣型破坏模型,并根据能量守恒原理推导了靶板吸能、弹道极限以及弹体剩余速度公式.由于考虑了靶板材料应变率效应,使得计算结果比现有的花瓣穿甲公式更合理,与实验数据更吻合.     

基于LBE方法的驾驶室防护仿真

利用LS-DYNA动力有限元软件,分别用ALE(arbitary Lagrangian Eulerian)方法和LBE(load blast enhanced)方法模拟5种不同装药量下四边约束靶板的动态响应,并与试验进行对比验证LBE方法的正确性及优越性.基于LBE方法对某型车辆驾驶室在3种不同装药量产生的爆炸冲击波作用下的动态响应进行仿真模拟,得到驾驶室应力和节点位移云图,并与试验结果进行对比.结果表明采用LBE方法对驾驶室进行仿真所得结果与试验结果吻合较好,可应用于爆炸冲击波对车辆驾驶室的损伤仿真研究.      

基于损伤等效的车辆结构耐久性试验场关联研究

探讨以专用小型试验场代替大型试验场,对典型零部件的耐久性能进行快速评价。主要以某大型试验场整车结构耐久性工况为依据,以某车型在大型试验场条件下主要被考核零部件的损伤为目标,结合小型专项试验场工况特征,探索基于损伤等效原理的小型专项试验场耐久性评价规范的制定方法。在大量的载荷数据分析的基础上,建立大型试验场路况下的目标损伤,小型试验场以此损伤为目标,组合路况循环次数,利用遗传算法对当量关系数学模型进行求解,合理地设计出满足自主品牌汽车开发需求的小型专项试验场关键零部件耐久性评价规范。该方法可以为同一车型平台上不同型号零部件耐久性的高效、精准、低成本评价提供技术支撑,为整车试验场耐久性规范的建立提供新的思路和参考。     

基于频域数字反卷积的磁场测量技术

车辆及舰船的磁场是超低频交变弱磁场。测量车辆和舰船的近场磁场分布是研究车辆或舰船磁场特征的基础。介绍了将频域数字反卷积算法应用到交变弱磁场测量，用软件积分取代模拟积分器，不但简化了磁场测量仪器的硬件，同时用系统的冲激响应修正了系统的固有误差。基于此原理研制的车辆磁场测量系统验证了这种测量方法的可行性与准确性。     

插电式混合动力汽车纯电动行进间启动发动机的平顺性控制

针对单电机插电式混合动力汽车在纯电动行进间电动机启动发动机时由于系统输出转矩变化进而引起整车冲击的问题,分析得到发动机点火时刻的不同及离合器接合状态的不同是造成转矩波动的原因。在此基础上,提出了基于离合器主、从动盘转速差和电机角加速度为输入量的离合器压力模糊控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略,并对比了发动机目标转速点火和怠速转速点火的控制效果。最后通过台架试验以及实车道路试验对提出的控制策略进行了验证。结果表明,基于目标转速点火的协调控制策略能减小整车的冲击度。     

脉冲电流磁场对鼠骨髓瘤细胞的影响

通过实验研究了脉冲电流磁场对鼠骨髓瘤细胞的影响。证实了脉冲电流磁场具有很强的生物效应，对生物体具有穿透能力。实验表明，强的脉冲电流磁场（最大磁场强度和磁场强度变化率以及脉冲持续时间）对细胞生长有明显的抑制作用，甚至导致细胞大片死亡。通过简单的细胞模型，对其作用机理进行了初步的探讨。     

无罩线形聚能装药近场爆炸载荷分析

为研究装药半楔角度对无罩线形聚能装药近场爆炸载荷的影响,利用Autodyn有限元分析软件的二维多物质欧拉算法对不同半楔角（40°、50°、60°、65°和80°等）的线形聚能结构爆炸后冲击波的产生和传播过程进行了数值模拟。分析了冲击波的形成过程,得到了各装药爆炸后的近场不同位置(距离爆炸中心15、20、25和30 m等)处冲击波超压及比冲量值,研究了半楔角和位置对爆炸载荷的影响。研究表明,无罩线形聚能装药结构的最优半楔角为65°左右,且距装药开口方向约2 m处爆炸冲击波的综合作用能力最强。     

坑道中冲击波冲量传播模型的试验

合理确定装药堵口爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律,是防护门抗精确打击设计的前提.为此,在野外进行了9次模型坑道堵口爆炸试验.钢筋混凝土模型坑道截面积为0.67 m2,TNT炸药的装药量范围为400～800 g.用坑道侧墙上的压力传感器实测了冲击波波形,由实测数据拟合出了装药堵口爆炸情况下,冲击波正相冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型.算例分析表明,所拟合的坑道内冲击波冲量工程经验模型具有一定的实用价值.     

10 mm无夹层钢化玻璃冲击波毁伤效应实验研究

(目的)为了获得爆炸冲击波对无夹层钢化玻璃的超压毁伤阈值和冲量毁伤阈值,研究不同安装方式对毁伤阈值的影响,开展了钢化玻璃冲击波毁伤效应实验。(方法)针对10 mm厚无夹层钢化玻璃进行了多发实验,对每一发实验进行了爆炸参数测试,获得了冲击波超压随时间变化历程的实验数据。通过观察和记录的实验现象,分析确定了10 mm厚无夹层钢化玻璃刚好被冲击波破坏的临界状态所对应的实验发次。结合实验设计与实施条件,根据冲击波压力测试结果,(结果)得到了10 mm厚无夹层钢化玻璃冲击波超压和冲量毁伤阈值的近似值。(结论)实验结果表明,不合理的安装方式会严重影响钢化玻璃的冲击波毁伤阈值,合理的安装方式下10 mm厚无夹层钢化玻璃的冲击波毁伤超压阈值约为50 kPa,冲量阈值约为180 kPa?ms。     

PVB夹层钢化玻璃冲击波毁伤效应实验研究

为获得爆炸冲击波对带PVB夹层钢化玻璃的超压毁伤阈值和冲量毁伤阈值,针对6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃进行了多发外场化爆实验,对每一发实验进行了爆炸参数测试,获得了冲击波超压随时间变化历程的实验数据.通过观察和记录的实验现象,分析确定了6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层钢化玻璃被冲击波破坏的临界状态所对应的实验发次.结合实验设计与实施条件,根据冲击波压力测试结果,得到了6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃冲击波超压和冲量毁伤阈值的近似值.实验结果表明,在合理的安装方式下6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃的冲击波毁伤超压阈值范围为41~55 kPa,冲量阈值范围为180~299 kP a· ms.      

基于车-轨耦合的轨道特种车辆横向建模及参数优化

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了路轨两用消防车在轨道上行驶的车辆-轨道耦合横向模型,并与传统轨道车辆横向模型进行比较,通过实车试验验证了车辆-轨道耦合横向模型的正确性.在此基础上,建立了多目标优化模型,并采用统一目标函数法对轨道行驶系统的悬架参数进行优化.结果表明,该优化设计方法使车身横向加速度均方根值减小了22.22%,轮轨横向作用力均方根值减小了18.63%,提高了车辆横向平稳性,降低了轮轨横向动作用.