分段PELE弹体冲击多层靶板数值分析

为了实现侵彻体对多层靶板的高效毁伤,采用数值模拟方法研究了分段式横向效应增强体(PELE)对4层金属靶的侵彻效应,获得了弹体侵彻速度和靶板厚度对弹体终点效应的影响。结果表明,分段PELE弹侵彻4层靶的靶后效果优于普通PELE弹。与金属杆相比,分段PELE弹侵彻多层靶后的弹孔直径更大。弹丸贯穿各层靶板后壳体的径向速度峰值随着靶板厚度的增加而增大,而壳体破碎长度并不随之线性变化。提高弹丸侵彻速度时,弹丸穿过第1层靶板后壳体破碎长度的变化趋势与径向速度峰值的变化相似,穿过第2层和第3层靶板后壳体破碎长度和径向速度峰值在侵彻速度为1.4km/s时达到极大值,随后下降,而穿过第4层靶板后壳体破碎长度和径向速度峰值随着初速度的增加而增大。     

基于闪光光谱的侵彻过程光学观察窗口分析

可见光高速摄影是研究弹丸侵彻过程的重要方式,然而弹丸侵彻过程中发出的强烈闪光会导致高速摄影丢失诸如着靶、侵入等时刻的关键画面。因此,分析侵彻光谱发生机理、选取合适的侵彻过程光学观察窗口尤为重要。针对400 mm直径高强度钢卵形弹以804 m·s^-1侵彻20 cm厚度45^#钢靶的实验,设计了光谱瞄准采集设备。利用多模光纤耦合物镜在距离靶板25 m处采集了侵彻全过程积分光谱,采集区覆盖靶板直径431 mm。对侵彻靶板破片中可能存留的弹头熔融物质以及弹托其他样品进行LIBS(laser induced breakdown spectroscopy)分析,并与侵彻积分光谱成分对比分析。研究表明,侵彻光谱与高速碰撞闪光光谱发生机理相同,均包含连续光谱与线光谱。615～700 nm区间内的平稳积分连续光谱由两部分组成：(a)弹靶少量金属元素和OⅠ、 OⅡ发射光谱的展宽积分;(b)少量热辐射光谱积分。侵彻热辐射主要源于剪切应变做功和摩擦做功,然而侵彻光谱中的热辐射强度明显低于高速碰撞光谱,这是弹丸在剪切冲塞、侵彻后大部分动能得以保留造成的;侵彻过程可见光光...     

入射速度对长杆弹垂直侵彻行为的影响规律

 以长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板为研究对象,分析了弹体最大侵彻深度与入射速度的关系,研究了弹体入射速度对侵彻最大深度的影响规律。研究表明：靶板的强度和界面效应使弹体在侵彻过程中存在一个临界速度,当入射速度大于临界速度时,弹体的侵彻才能通过开坑阶段进入准稳定阶段,它是造成当入射速度较小时侵彻深度随入射速度的提高而几乎不变或缓慢增加的主要原因;准稳定侵彻过程中弹体速度和侵彻速度基本不变,并且两者存在线性关系,这种关系只与弹体和靶板的材料性能有关,是造成当入射速度较大时侵彻深度随入射速度的提高呈快速线性增大的主要原因。     

大孔径双向聚能射孔弹的研究

 设计了一种双锥药型罩与双向装药结构相结合的聚能射孔弹模型,通过数值模拟方法研究其射流成型机理,并计算其射流参数。结果显示：双锥药型罩的小锥角部分形成聚能射流,大锥角部分形成翻转弹丸,射流头部和弹丸的速度分别为6 250 m/s和1 620.9 m/s,弹丸长度和平均直径分别为26.1 mm和8.6 mm。结合数值模拟结果,对射流侵彻公式进行了修正,并利用修正公式预测该射孔弹侵彻钢靶的深度,计算结果为69.6 mm。最后,按照该模型进行侵彻实验,实验回收弹丸的长度和平均直径分别为28.1 mm和8.8 mm,侵彻钢靶的深度和孔径分别为70 mm和17 mm。实验表明：数值模拟与理论计算方法相结合是可行的,能够有效地计算射孔弹的射流参数并预测其侵彻深度;该射孔弹侵彻性能优越。     

串联动能侵彻弹侵彻混凝土靶研究

 设计了一种串联型动能侵彻弹。对该侵彻弹在不同条件下侵彻半无限混凝土靶进行了数值模拟和系列尺寸实验研究，并对该侵彻弹对目标的毁伤机理进行了分析，计算结果与实验结果较为一致，为该结构侵彻弹侵彻硬目标的研究提供了依据。     

12.7mm穿燃弹对半无限厚45钢的侵彻行为

针对刚性卵形短杆弹对半无限厚钢靶的侵彻行为,利用12.7 mm弹道枪进行不同着靶速度下12.7 mm穿燃弹正侵彻45钢的弹道试验,并结合数值模拟对侵彻过程中的弹丸侵彻行为进行分析。结果表明:12.7 mm穿燃弹对45钢的临界开坑速度为75 m/s,在弹速范围内弹芯表现出刚性侵彻行为,不同着靶速度下弹芯的侵彻阻力上升趋势基本一致,当着靶速度大于400 m/s时,在开坑结束后会出现常阻力阶段,直至侵彻结束。同时,制式弹对45钢的侵彻深度与着靶动能呈线性正比关系,通过拟合得到了无量纲侵彻深度与无量纲动能的关系式。     

双硬度靶对球形弹丸的防护性能

以钢/铝双硬度爆炸焊接复合靶为研究对象,采用系列弹道实验和数值模拟方法,研究了其在球形弹丸垂直侵彻作用下的抗侵彻性能。侵彻实验利用直径为14.5mm的滑膛枪发射直径为6mm的钢质球形弹丸;采用LS-DYNA3D非线性有限元程序和有限元-光滑粒子流体动力学(FE-SPH)耦合法,进行数值模拟。基于实验和数值模拟结果,分析了不同靶板的毁伤机理和破坏模式,以及靶板厚度、强度等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。结果表明:在球形弹丸的垂直侵彻作用下,钢面板发生剪切冲塞破坏,铝背板发生延性扩孔破坏;对于双层靶而言,钢面板与铝背板的厚度比约为2/3时,复合靶的抗侵彻性能最差;数值计算结果与实验结果吻合良好,表明FE-SPH耦合算法可较好地预测双层复合靶板的抗侵彻性能。     

锥头弹丸撞击下固支金属厚靶的侵彻与穿透的理论研究(英文)

研究了在不同速度的刚性锥头弹丸撞击下固支金属厚靶的侵彻和穿透性能。假定靶板的变形是局部化的,且冲击能量仅通过侵彻过程吸收,同时假定弹体在侵彻过程中表面所受靶体的平均压力是由基于空穴膨胀理论的靶体材料弹塑性变形所引起的静态阻力以及速度效应引起的动阻力两部分组成,认为侵彻过程中靶体对弹体的静阻力要进行自由表面效应修正,而且动阻力是瞬时侵彻速度的函数。获得了锥头弹丸在侵彻和贯穿过程中的弹道极限速度和残余速度的公式。将理论预测与实验结果进行比较,发现两者符合得很好。     

弹丸对混凝土靶体侵彻深度的灰色模拟与预测

由于弹丸对混凝土靶体侵彻机理的未知性及混凝土力学性能的复杂性,因此可将弹丸侵彻混凝土过程看作是一个灰色过程。介绍了弹丸侵彻混凝土靶体侵彻深度的灰色模拟与预测模型GM(1,n)的建立方法和过程,通过GM(1,n)模型可以实现对弹丸侵彻混凝土介质侵彻深度的模拟与预测。通过算例计算表明,此模型对模拟和预测弹丸侵彻混凝土的侵彻深度可行,且计算量较小。     

PELE弹丸壳体的损伤断裂模型

结合横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻金属靶板的数值模拟结果和实验结果,将PELE弹丸壳体膨胀断裂过程分为加速膨胀和匀速膨胀两个阶段。在封加波提出的损伤度模型的基础上,推导得到PELE弹丸壳体的损伤断裂方程;并通过PELE壳体断裂实例计算了PELE弹丸壳体膨胀断裂过程的参数,分析了弹丸着靶速度与壳体断裂之间的关系,为PELE弹丸设计提供了理论指导。     

一种基于二级轻气炮平台的超高速弹丸发射装置设计

 基于强爆轰效应,提出一种新的超高速弹丸发射装置。在二级轻气炮平台上,设计内置炸药柱的三级加速腔,将二级轻气炮发射的克质量弹丸由6~7 km/s,再次加速至9~10 km/s的超高速。通过数值模拟优化设计药柱与飞片的形状,以及弹丸的树脂封装,从而抑制强爆轰产生的中心射流对弹丸的破坏,并且在短脉冲强冲击过程中,避免在直径达厘米级的铝或钛合金弹丸内的层裂破坏。数值模拟结果表明,经过优化设计的三级加速腔可以将气炮出膛速度约6.0 km/s的1.03 g铝合金弹丸加速至9.6 km/s,弹丸最终形状仍保持类球形,速度增益约1.6。     

激光反射式光幕探测技术研究

针对现有天幕靶探测灵敏度低、易受天空亮度影响、夜间不能工作等问题,提出了一种基于激光反射的主动式光幕探测方案,该方案采用一字线结构光半导体激光器作为主动光源,采用光学镜头、狭缝光阑、滤光片和光电倍增管组成光路探测系统。当飞行弹丸穿越一字线结构光半导体激光器和光路探测系统共同组成的探测光幕时,弹体表面反射回的部分光线被光路探测系统接收,经光电探测器件光电转换,并经后续信号处理电路对光电探测器件产生的电信号进行处理,输出与飞行弹丸穿越探测光幕面时刻相对应的模拟信号和脉冲信号。对系统光能量进行分析和计算,并通过实弹试验测试,结果表明:系统能够在夜间正常使用,灵敏度达到200倍以上弹径。     

光谱法结合分子模拟技术研究左氧氟沙星与胃蛋白酶的相互作用机理

在模拟生理条件下,采用荧光光谱法结合分子对接技术研究了左氧氟沙星与胃蛋白酶的相互作用。不同温度下的Stern-Volmer曲线结果表明,左氧氟沙星主要以静态猝灭的方式使胃蛋白酶的荧光产生猝灭。由热力学数据确定了两者之间存在的作用力主要为静电作用力。三维荧光光谱实验结果表明,在左氧氟沙星与胃蛋白酶发生作用过程中引起了胃蛋白酶中酪氨酸和色氨酸残基构象的变化,从而导致胃蛋白酶发生了猝灭作用。为了进一步探讨左氧氟沙星与胃蛋白酶相互作用的分子机理,利用分子对接技术对两者的相互作用进行模拟。结果表明两者发生作用的区域位于胃蛋白酶的催化活性中心,左氧氟沙星的进入导致酶催化中心氨基酸残基的微环境发生改变,从而对胃蛋白酶的活性造成影响,这可能也是左氧氟沙星引起消化不良的主要原因。     

Initiation and sustaining mechanisms of stabilized Oblique Detonation Waves around projectiles

Direct initiations and stabilizations of three-dimensional conical detonation waves were attained by launching spheres with 1.06–1.31 times the C–J velocities into detonable mixtures. We conducted high time-resolution Schlieren visualizations of the whole processes over unsteady initiations to stable propagations of the stabilized Oblique Detonation Waves (ODWs) using a high-speed camera. The detonable mixtures were stoichiometric oxygen mixtures with acetylene, ethylene or hydrogen. They were diluted with argon in a 50% volumetric fraction, and a 75% diluted mixture was also tested for the acetylene/oxygen. The direct initiation of detonation by the projectile and the DDT process like the re-initiation appeared in the initiation process of stabilized ODW. This process eventually led to the stabilized ODW supported by the projectile velocity and the ringed shape detonation wave originating in the re-initiation. We modeled the spatial evolution of stabilized ODW after the re-initiation based on its C–J velocity and angle. The model qualitatively reproduced the measured development rate of stabilized ODW. We also discussed about the detonation stability for the curvature effect arising from the three-dimensional nature of stabilized ODW around the projectile. The curvature effect attenuated the detonation wave below its C–J velocity at the vicinity of projectile. The propagation limits of curvature effect will be responsible for the criticality to attain the stabilized ODWs. By accessing the detailed distributions of propagation velocities and curvature radiuses, the critical curvature radiuses normalized by the cell sizes experimentally revealed to be 8–10 or 15–18 for mixtures diluted with each 50% argon or 75% argon/krypton.     

弹跳弹丸近地炸点高度光电测量方法研究

针对测量弹跳弹丸空中炸点高度的难题,提出一种光电测量方法。该方法利用弹丸落地弹跳后在空中做匀减速运动建立数学模型,通过声传感器、光幕靶、火焰探测器和双路测时仪测量弹丸在空中几个特征点的时间间隔,配合光幕靶的靶距等布靶结构参数,利用测量公式计算出空中炸点高度。文中对所提方法进行了测量不确定度分析,经理论分析,系统的测量不确定度小于20 mm。结果证明该方法测量精度高、实时性好、可靠性高,仪器布放简便,所用设备均为靶场常用测试设备,易于工程化实现。文中介绍的方法适用于一类落地后再次弹跳后爆炸和民用礼花弹空中炸高的测量场合。     

Calculation of stopping power for partially stripped ions using an oscillator model

Collision of swift ions with atoms was considered in this paper. The projectile and target atoms were modeled as assemblies of quantum oscillators and it was assumed that both, target and projectile could be excited or ionized, without charge exchange. The model presented here is an extension of the one given by Sigmund and Haagerup [Phys. Rev. A 34, 892 (1986)]. The number of electrons bound to the projectile, as a function of the projectile velocity, was used from Cabrera-Trujillo et al. [Phys. Rev. A 55, 2864 (1997)]. Contributions to energy loss from excitation of the projectile and targets were separately considered. It has been found that projectile excitation contributes up to 20% to the total energy loss in the lower energy region. Comparisons with other authors, including SRIM 2003, are also given and good agreement was found.     

用于弹道测量的实时测速同步触发仪设计

介绍了一种实时获取当发弹丸速度的同步触发系统.采用两台天幕靶和测时电路实时测量当发弹丸的速度,根据测得的速度和事先确定的靶距,计算输出测试仪器触发需要的延时值.同时,设计了滤除蚊虫、飞鸟等外界环境干扰的电路,确保输出的触发信号稳定可靠.详细介绍了系统组成、工作原理与逻辑电路的设计.设计的系统经过实弹射击试验验证,工作稳...     

基于天幕靶的六光幕立靶测量原理

 为了能够同时测量弹丸在斜入射时的速度和着靶坐标,基于天幕靶的六光幕交汇立靶测量原理,利用6套天幕靶在空中形成6个探测光幕,当弹丸以一定的角度入射并依次穿过6个光幕时,由信号采集与处理系统测得弹丸穿过各个光幕的时间间隔,再根据各时间间隔值和系统结构参数,便可以求出弹丸的速度、弹道俯仰角、弹道方位角。给出了测量原理及公式,并对测量误差进行了分析,结果表明,该方法具有精度高且易于工程化的优点。     

计算机模拟和光谱法研究头孢他美酯与胃蛋白酶的结合机理

采用多种光谱法及计算机模拟技术研究了298,303,310 K温度下,头孢他美酯（CFP）与胃蛋白酶（PEP）之间的结合机理。结果表明,CFP主要以非辐射能量转移的静态猝灭方式猝灭PEP的荧光,两者主要通过静电作用力结合,其结合率在310 K为74.73%~92.13%。采用同步荧光法和圆二色谱法研究CFP对PEP的反应,结果表明两者的结合诱导了PEP的构象变化,使PEP的内源荧光猝灭。采用计算机模拟CFP与PEP的对接,结果表明CFP结合在PEP的催化活性位点处,该结论与光谱法所得结果一致。利用CFP对PEP的荧光猝灭反应,可以实现对实际药品中CFP含量的快速测定。     

多幕光学法测量弹丸炸点坐标及误差分析

针对飞行弹丸对空中目标近炸炸点位置测量,提出了多幕光学法测量技术。根据试验特点,分析了多光幕交汇测量弹丸炸点位置存在的问题,研究了采用侧向相机辅助多光幕交汇测量技术。通过相机采集到的炸点图像,建立相机、模拟目标和多光幕交汇光幕阵列空间几何计算模型。利用弹丸的飞行轨迹和弹丸炸点图像平面坐标,研究了弹丸炸点侧向空间坐标的计算方法和多光幕交汇测量系统二维坐标修正原理,给出了弹丸炸点坐标计算函数。利用微分法从交汇光幕夹角、光幕幕厚、测时和测距等方面分析测量误差。经计算分析,模拟目标中心高度小于50m时,炸点三维坐标的误差小于40mm。