动能深侵彻弹的力学设计(Ⅱ):弹靶的相关力学分析与实例

介绍了作者关于动能深侵彻弹研究的部分工作。单纯动能弹侵彻存在侵彻深度上限，在技战术指标一定的前提条件下，弹体结构的优化可令动能深侵彻弹尽可能实现最大侵深。其中弹体结构的力学设计尤为重要，如弹形、弹材、质量比、长径比等。进一步开展弹体结构设计的力学研究，包括头部设计、战斗部后盖、装填比、弹形和弹材、侵彻效应中的尺度律、混凝土靶的设计，最后给出若干实例。     

方管铝合金梁受子弹撞击时动力响应的实验研究

报导了简支、固支方形管状截面铝合金梁在子弹撞击时动力响应的实验研究。实验中,采用电-光位移传感器记录了梁中点的位移-时间、速度-时间和加速度-时间历史曲线。实验结果表明,在子弹动能相同、质量不同时,其变形不同。梁中点最大位移和中点最终位移间有较大的差值,可见采用理想刚塑性模型很难描述这一现象,在分析中,必须考虑弹性效应。同时发现,由于方管局部变形而引起的变形软化效应将减少梁的动力承载能力。     

Soil Behavior at the Interface with a Rigid Projectile During Penetration

The motion and state of soil at the interface with a penetrating rigid projectile is studied by numerical solution of the problem of a cylindrical projectile which expands and at the same time moves translationally along its axis in soil. The soil behavior is described using the model of a compressible elastoplastic medium with transition to a plastic state depending on the pressure in it. It is shown that a thin layer of soil at the interface with the projectile nose should be set in motion and move together with the projectile without sliding. An analysis is performed of the validity of using the dry friction law to determine the shear stresses on the projectile surface during penetration. The heat release in the soil layer at the interface due to internal friction and its possible effect on the penetration are estimated. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 46, No. 6, pp. 116–127, November–December, 2005.     

铝纤维炸药水下爆炸性能研究

将纯铝用熔喷法制成铝纤维添加到炸药中,得到新型非理想混合炸药,通过水中爆炸实验,测试不同位置铝纤维炸药的压力时程曲线。对压力时程曲线进行分析,计算得到水下不同位置铝纤维炸药的冲击波压力峰值、冲量、冲击波能和气泡能。结果表明:铝纤维炸药的压力时程曲线可采用指数函数与双曲线函数进行分段描述,而用正态分布函数拟合气泡脉动压力曲线的效果不理想;铝纤维炸药水下爆炸比气泡能与总能量的比值为52%~58%,说明向基体炸药RDX中添加铝纤维对总能量有影响;总能量与爆热的比值为75%~85%,小于理论近似值(100%),说明铝纤维炸药爆炸时铝纤维反应不完全且破碎铝纤维消耗了一定的能量。     

弹体材料性能对破片形成的影响

为了获得弹体材料性能对破片形成的影响规律,应用破片战斗部设计软件,数值计算了82钢、50SiMnVB钢、40CrMnSiB钢及30CrMnSiNi2A钢等4种材料形成破片的情况,得到了4种材料形成的破片的飞散角、初速及质量分布的变化规律,并进行了破片质量分布的实验研究。结果表明,不同合金钢材料对形成的破片飞散角与初速的影响不大,且沿弹体轴向方向的变化规律相同,其中破片飞散角沿弹轴方向先减小后增大,破片的最大初速出现在距起爆点约72.5%圆筒长度处;但是对破片质量分布情况的影响较大,随着材料极限抗拉强度的增加和断裂韧性的降低,弹体破碎程度升高,总破片数增加了39.3%。     

末敏弹室内半实物仿真系统设计(英文)

设计了末敏弹红外敏感器室内半实物仿真系统,研究了末敏弹在攻击目标过程中的姿态控制以及对目标的识别率.系统采用半实物仿真技术,利用Multi-Gen Creator软件生成战场环境中所需要的场景和目标的三维可见光模型,并附上相应红外纹理.通过虚拟视场样机模拟生成红外敏感器扫描视场所产生的场景的红外数字信号.将末敏弹的探测系统——红外敏感器作为实体引入到仿真系统中参与试验,并和其它物理模型、数学模型构成闭合回路,完成了末敏弹的实时仿真功能.仿真结果表明,红外敏感器能够对目标进行完全识别,并具有误检率和漏检率低的优点.     

月牙形空腔结构金属靶的抗弹性能分析

为提高金属靶的抗弹性能,设计了一种含有月牙形空腔结构的金属靶。利用ABAQUS软件对月牙形空腔结构在12.7 mm穿甲燃烧弹弹芯侵彻下的弹体偏转性能进行了数值模拟研究,讨论了月牙形状、弹着点和空间排布对弹体偏转效果的影响。结果表明:月牙形状对弹体的偏转效果有显著的影响;空腔结构在不同弹着点表现出不同的弹体偏转性能,处于空腔胞元最薄弱处附近的弹着点弹体偏转角度明显小于其他位置;空腔胞元空间排布的非对称化处理能够提升空腔结构对子弹的偏转效果。     

Initiation of detonation by conical projectiles

Initiation of detonation by a hypersonic conical projectile launched into a combustible gas mixture is investigated. From analytic considerations of the flowfield, energetic and kinetic limits are proposed to predict the conditions required to initiate an oblique detonation wave in the mixture. To experimentally investigate these limits, projectiles with cone half angles varying from 15° to 60° were launched into a stoichiometric mixture of hydrogen/oxygen with 70% argon dilution at initial pressure between 10 and 200 kPa. The projectiles were launched from a combustion-driven gas gun at velocities as great as 2.5 km/s (corresponding to 150% of the Chapman Jouguet velocity). Pictures of the flowfields generated by the projectiles were taken via schlieren photography. Five combustion regimes could be observed about the projectile ranging from a prompt and delayed oblique detonation wave formation, combustion instabilities, a wave splitting, and an inert shock wave. The two theoretical limits provide a means to interpret the observed flowfield regimes and are in satisfactory agreement with the experimental results.     

破片钢光谱标准样品的制备

研制了一种用于制备破片钢光谱标准物质的多孔浇注系统。介绍了该多孔浇铸系统的结构以及利用该系统制备光谱标准样品的过程。利用该系统制备的破片钢光谱标准样品均匀性良好,同时,该系统具有很好的灵活性,可以制备不同尺寸、不同质量的各种破片钢光谱标准样品。     

不同撞击速度下穿燃弹侵彻陶瓷/铝合金复合靶板时弹芯破碎失效特性研究

为了研究12.7 mm穿燃弹以不同速度撞击陶瓷/铝合金复合靶板时弹芯的破碎及失效特性,开展了12.7 mm穿燃弹以434.5～844.6 m/s速度撞击SiC陶瓷/6061T6铝合金复合靶板的弹道试验,分析了弹靶的失效模式。弹芯在侵彻靶板后会产生不同尺寸的碎片,使用回收箱收集弹芯碎片并用不同孔径筛网对其进行筛分、称重,得到了不同撞击速度下弹芯碎片的质量分布,并对不同部位的弹芯碎片断口形貌进行了宏观和微观观测分析。研究结果表明:背板失效模式为碟形变形-剪切穿孔-花瓣形失效,试验后的弹芯碎片累积质量分布符合Rosin-Rammler幂率分布规律,且随着着靶速度的增大,小质量碎片质量增加;弹芯在冲击过程中等效直径较大碎片（大于8 mm）失效模式为拉伸脆性断裂,而等效直径小于2 mm的碎片上存在局部塑性剪切断裂。