活性破片终点毁伤威力试验研究

针对活性破片终点毁伤威力问题,采用试验研究的方法,分析了活性破片的击穿能力、引燃能力和引爆能力.结果表明,2.5 g活性破片在870 m/s以上碰撞速度条件下,能可靠击穿8 mm厚LY12硬铝,侵孔直径约为自身直径的1.6～2.0倍;10 g活性破片以大于800 m/s左右速度击穿10 mm厚LY12硬铝板后,可靠引燃航空煤油;10 g活性破片以大于960 m/s左右速度击穿6 mm厚A3钢板后,可靠引爆战斗部装药.结合活性破片击穿能力可知,活性破片贯穿一定厚度靶板并达到其起爆阈值,就能引燃燃油或引爆装药.     

缓冲材料对活性破片战斗部爆炸驱动影响分析

为研究活性破片战斗部爆炸驱动作用行为,采用数值模拟与试验相结合的方法,获得了缓冲层材料及厚度对活性破片战斗部爆炸驱动行为的影响特性.数值模拟结果表明,随着缓冲层厚度的增加,活性破片飞散速度明显降低,4种缓冲材料中,软铝缓冲层对活性破片初速影响最大,且破片初速随缓冲层厚度的增加基本呈线性下降趋势,尼龙和凯夫拉缓冲层对破片初速影响较小;随着缓冲层厚度的增加,活性破片所受载荷明显降低,其中软铝降载荷效果最好,其次为凯夫拉.综合考虑活性破片速度和破片完整性、安定性要求,选择凯夫拉缓冲层较好.最后,通过活性破片战斗部地面静爆试验对数值模拟结果有效性进行了验证,试验结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好.      

活性破片战斗部威力评价方法

针对活性破片战斗部设计和威力指标论证,从活性破片毁伤机理和毁伤模式出发,提出了一种活性破片战斗部威力评价方法,并建立了相应的威力评价模型.算例分析表明,以燃油箱为打击目标,同口径活性破片战斗部威力半径比钢破片战斗部提高2.8倍.活性破片密度、单枚活性破片质量和杀伤动能等对活性破片战斗部威力半径有显著影响.增加活性破片密度、采用高格尼常数炸药,有利于进一步增大活性破片战斗部的威力半径.     

活性破片能量输出特性实验研究

针对活性破片毁伤威力评估问题,提出了一种动态测量活性破片能量输出特性的方法,采用弹道发射的方式,实验测量了3种不同配方活性破片的能量输出特性.结果表明,活性破片在强碰撞载荷作用下会发生爆炸性反应并释放大量化学能,能量释放率与碰撞速度密切相关,当活性破片以约1500m/s的速度与目标碰撞时,所释放的化学能约为动能的5倍, 大幅提高了毁伤目标的能力.     

破片侵彻混凝土毁伤效应研究

采用Autodyn动力学软件对大尺寸破片侵彻混凝土毁伤效应影响因素进行数值模拟研究,获得了侵彻速度、侵彻姿态、破片形状、破片材料等因素对混凝土毁伤效应影响特性. 研究结果表明,破片侵彻速度增大,侵深和侵孔直径逐渐增大,且直径趋于一定值;斜侵彻时,压缩–剪切耦合作用和边界效应可造成侵孔增大;当破片侵彻动能、形状相同时,钨破片综合毁伤效果优于4340钢、45#钢;圆柱体破片破孔能力最强,正方形破片侵深能力最强.      

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。     

活性破片对钢板侵彻性能的实验研究

进行了弹道枪发射实验,研究了活性破片对钢板侵彻性能和毁伤效应。测量破片穿透不同厚度钢板的临界速度,采用高速摄影仪观察破片侵彻钢板过程和反应现象。实验结果表明,活性破片在497~1374 m/s速度范围内,撞击钢板时发生了反应,并伴随有强烈的燃烧、爆炸现象。在战斗部设计关心的1 500~2 200 m/s范围内,活性破片对典型的6 mm厚等效钢板具有足够的侵彻能力;且穿孔直径大于惰性钢破片。聚合物基体材料的强度低和撞靶反应是造成活性破片侵彻穿甲能力弱于钢破片的主要原因。活性材料强度和密度相对钢靶较低,导致撞击靶板过程中发生较大的镦粗变形以及侵靶过程中反应对靶孔产生径向膨胀效应使穿孔孔径增加。     

某新型破片材料在低附带毁伤弹药中的应用研究

根据低附带毁伤战斗部对破片材料的要求,在传统金属材料破片研究的基础上,探究某新型非金属Ce材料破片的近场杀伤效能及远场附带杀伤距离。在同种装药结构与配比度的情况下,研究了两种材料的破片比动能随飞行距离的变化规律。利用LS-DYNA软件进行模拟,对比两种破片的初速;并探究新型Ce材料的毁伤威力过程。研究表明,威力场内Ce球形破片杀伤动能比钨破片高,过渡场杀伤威力迅速衰减,过渡场外杀伤动能几乎为零。因此低附带毁伤弹药可选用Ce材料球形破片作为杀伤元。     

超高强活性粉末混凝土防护门抗破片试验

为了提高防护门抗破片能力,在已有研究成果的基础上,选用超高强活性粉末混凝土,设计制作了一系列防护门试件。利用破片发生器对普通钢筋混凝土防护门和研制的活性粉末混凝土防护门进行了破片打击对比试验,试验结果表明:活性粉末混凝土防护门抗破片侵彻能力显著提高,抗打击能力强,是普通钢筋混凝土防护门的2倍以上。     

防空导弹战斗部破片飞散特性分析

以某型防空导弹的破片杀伤式战斗部为例 ,分析了在不同坐标系中的破片动态飞散特性 ,分别计算出在地面坐标系和弹体坐标系中破片的动态飞散密度函数 ,指出在不同的坐标系中战斗部的飞散区和飞散密度不同     

防护材料对爆炸驱动反应破片的影响

 研究了反应破片战斗部在爆轰驱动下反应破片的加载过程。利用AUTODYN-3D有限元计算软件,针对含能破片战斗部作用的特点,建立了破片抛射速度和主装药、隔爆层、破片等参数的数学模型,模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、防护材料的作用及对破片的初始驱动过程;通过研究不同防护材料对爆炸冲击波的衰减特性,在满足反应破片抛射初速的前提下保证破片不破坏且有足够的抛射速度;对爆炸驱动过程进行理论分析和数值模拟,验证所设计的防护材料对反应破片的防护性能;对理论计算和数值模拟结果进行比较,并分析各影响因素,结论可为含能破片战斗部结构设计提供依据。     

活性破片引爆屏蔽装药机理研究

采用弹道实验对活性破片引爆屏蔽装药作用行为进行研究,且与同质量钨合金破片引爆能力进行对比,并基于AUTODYN-2D平台对破片冲击起爆屏蔽装药行为展开数值模拟研究,通过数值模拟与实验结果的对比得到活性破片引爆屏蔽装药机理.结果表明,10g活性破片在1 287m/s以上碰撞速度下,能可靠引爆设有10mm厚LY12硬铝或6mm厚A3钢面板的注装B炸药,而同质量钨合金破片在1 527m/s碰撞速度下,只能造成屏蔽装药碎裂而不能将其引爆.活性破片撞击金属面板后,自身在装药内部发生的剧烈化学反应是其引爆装药的主控机制,这显著降低了破片引爆屏蔽装药所需的动能.     

基于OpenGL的破片战斗部威力场可视化仿真

针对破片战斗部的运动规律和飞散特点,建立破片速度、飞散方位角和飞散方向角的仿真模型,应用Vis-ual C++开发环境和OpenGL图形库开发了破片战斗部威力场视景仿真平台.结果表明,利用该仿真平台能够形象直观地再现不同结构参数和起爆方式下破片飞散的动态过程,具有一定范围的适用性,可以满足常规破片战斗部结构设计、参数优化和性能计算等需要.     

典型反应破片冲击反应压力特性试验研究

为研究金属-氟聚物、铝热剂和金属间化合物等3种类型反应材料的冲击反应压力特性,选择Al-PTFE、Al-Fe₂O₃以及Al-Ni制成反应破片,基于弹道枪驱动发射,使破片冲击前置靶板,并在密闭箱体内发生剧烈化学反应,通过箱壁上不同位置处的压力传感器记录箱体内的动态压力散布特征. 试验结果显示,同体积反应破片以1 200 m/s冲击贯穿2 mm厚LY-12硬铝板,进入密闭试验箱内产生的反应压力峰值p_Al-Ni >p_Al-Fe2O3 >p_Al-PTFE;Al-Ni,Al-Fe₂O₃和Al-PTFE的能量释放率依次为74%、40%和10%,并且在试验中观察到了因反应材料二次燃烧反应消耗气体产生的负压峰值.     

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。     

低密度射流对爆炸反应装甲毁伤的探索研究

破-破式串联战斗部是有效应对爆炸反应装甲的武器弹药之一,前级聚能战斗部能否可靠引爆夹层装药直接决定着战斗任务的成功与否.现有的前级聚能战斗部大多采用的是金属药型罩,而本文则是探索能否将低密度材料作为前级聚能战斗部的药型罩材料,来达到毁伤反应装甲的目的.本文从数值仿真和理论计算两个方面研究了低密度射流的毁伤特性,并将数值仿真结果与理论计算结果进行对比.结果表明,低密度射流不仅能够可靠引爆夹层装药,而且还具有很多优于现有金属射流的特点.因此,本文的探索研究具有一定科研价值,以期为工程设计提供参考.     

预制破片战斗部爆轰产物泄露数值模拟

预制破片战斗部具有破片质量和形状近似100%可控的优点,但其爆轰产物的过早泄露会影响破片的加速过程.为了分析爆轰产物泄露对破片威力的影响,利用数值模拟方法对某预制破片战斗部的爆轰泄露过程进行了研究,并分析了炸药采用不同仿真算法所得结果与试验的吻合情况.结果表明:端面中心起爆时,爆轰泄露主要发生在周向,对破片飞散形态影响较大;流固耦合算法计算得到的破片速度和飞散角与试验吻合最好,最小平均相对误差分别为1.12%和0.56%;综合计算鲁棒性、计算精度、计算时间等,流固耦合算法较适用于爆轰产物泄露的研究.