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.     

冲击波和预制破片复合作用下H型钢柱损伤效应分析

为探究H型钢柱在近距爆炸冲击波和预制破片复合作用下的抗爆性能,基于非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA,通过在圆柱形TNT炸药柱身外贴预制破片来模拟爆炸产生的冲击波和破片对钢柱的损伤破坏.分析了冲击波载荷、破片群载荷及复合载荷作用下H型钢柱动态响应的差异.同时,通过参数化分析方法,探究了在冲击波和预制破片复合作用下轴压比、钢材强度、长细比和截面类型等因素对H型钢柱损伤效应的影响规律.结果表明,近爆作用下,冲击波和预制破片的复合载荷作用具有叠加增强效应,复合载荷作用大于单一载荷作用效果的线性叠加.在钢柱抗爆设计中,应控制其所承受的轴向压力,钢材强度等级为Q235时,轴压比不宜大于0.4.应合理选择钢材强度等级,不要盲目选择高强钢材.通过改变柱高来改变长细比对钢柱破坏影响不大.圆管型截面钢柱的抗爆能力最好,H型截面次之,箱形截面最差.     

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。     

钨合金破片对钢板和铝板的高速穿甲实验及数值模拟

研究钨合金破片对有限厚钢板和铝板的穿甲效应. 采用12.7 mm滑膛弹道枪,57.5 mm/14.5 mm二级轻气炮以及通靶速度测试装置组成实验系统进行3g（直径7 mm）球形钨合金破片对9.64,11.78,14.81,15.89和17.9 mm厚Q235A钢板和10.16,20.38 mm厚2A12铝板的穿甲实验,通过实验获得球形钨合金破片对不同厚度金属板的弹道极限以及对Q235A钢板的极限贯穿厚度;采用扫描电镜（SEM）对实验后回收破片进行了微观结构特征观察,分析了不同弹靶作用条件下钨合金破片的失效机理. 进行了与实验相同弹靶结构的数值模拟研究,通过数值模拟研究了破片对金属板侵彻过程中的阻力变化特征. 结果表明,钢板较高的密度是存在极限贯穿厚度的主要原因.     

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.     

主动照明双相机交汇法破片空间坐标测试系统研究

针对当前战斗部破片空间分布测试方法无法满足外场恶劣环境的问题,提出一种结合激光辅助照明和原向反射技术的高速线阵相机交汇的测试方法。该方法利用两台线高速线阵相机视场交汇形成靶面,采用激光模组形成扇形光幕作并结合原向反射屏技术形成辅助照明,并由激光光幕测速仪提供同步触发信号。对测试系统的工作原理进行了描述的基础上,阐述了辅助照明的关键技术,并对系统进行了误差分析。完成了验证性实验。实验结果表明系统可以在行频为200kHz时,可靠捕捉目标图像;并计算出其空间坐标,在有效范围为1 m×1.2 m时,与标准靶纸相比,误差优于3 mm。     

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.     

多模战斗部中定向破片的发散角分析

为了解多模战斗部中的定向破片的特性,分析了在爆炸成形弹丸结构前适当位置安装一个可抛掷的切割网罩的装药结构,并采用LS-DYNA 3D程序,对药型罩经过2种不同切割网罩形成多个破片的过程进行了数值仿真。该装药结构能形成具有一定质量和方向性、速度达到1.5~2.5 m/s的破片群。通过数值仿真并结合试验得到了破片发散角α的计算公式,着重讨论了α与切割金属丝的直径D、材料屈服强度,以及破片与药型罩之间的距离d的关系。得到了:α随着D的增大而增大,材料屈服强度越大越有利于切割,但对α影响不大,而d则需在一定的范围之内才能形成理想的破片,并存在一个最佳值。     

一种新型防空反导杀伤增强装置驱动技术研究

临近空间高超声速飞行器在未来战争中扮演着重要角色,综述了美军在打击此类目标所用杀伤增强装置方面的研究进展。为解决火药驱动技术存在的反应时间长、结构复杂等问题,提出了一种以线性挠性炸药作为驱动能源的杀伤增强装置新技术;简要分析了该技术的特点及难点,同时开展试验对此装置可行性进行了验证。结果表明以线性挠性炸药为驱动的杀伤增强装置毁伤元速度一致性较好。最后,对采用活性破片作为杀伤增强装置毁伤元进行了可行性分析与展望。