爆炸成形弹丸（EFP）飞行稳定性研究(15)

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观察表3.4中爆炸成形弹丸的成型形态，可以看出随着药型罩边缘台阶斜切角β的增大，EFP的头部形状基本不变（第一组除外），但是尾部裙体的部分向前弯曲的程度越来越小。当β大于40°时，EFP尾部甚至出现了不同程度的断裂情况。这样不仅降低了药型罩的利用率，还让所形成的EFP的质量减小，从而导致降低了EFP的侵彻性能。而出现尾部断裂的原因在3.2.4章节提到过，主要是因为当药型罩较厚时，伴随着β的增大，药型罩边缘倒角部分所占比例也就越小，而药型罩壁厚较厚的部分所占比例也就越大，在药型罩在被炸药爆轰波压垮的过程中，这部分药型罩的微元速度较低，导致头尾速度差过大，而且容易在尖角除产生应力集中现象，所以这部分的药型罩在被爆轰波压垮的过程中易发生断裂。而当30°<β<45°时，药型罩倒角部分所占比例较大，而且此时该部分药型罩壁厚也较小，因而在被爆轰波压垮过程中尾部速度与头部速度相差不大，未出现尾部断裂现象。但当β≤30°时，由于药型罩边缘壁厚较小部分所占比例增大，导致边缘部分的药型罩在被爆轰波压垮时壁厚较薄部分形成的侵彻体尾部速度较大，甚至超过了头部速度，从而形成了长度以及长径比均较小的“W”形EFP。

分析不同方案下EFP的成型参数情况，获得了各个方案的下形成的爆炸成形弹丸的头尾部速度、长度和长径比，并绘制了这三个因素随药型罩边缘厚度β的变化规律曲线。

(a)EFP头尾部速度变化曲线

(b)长度变化曲线 (c) 长径比变化曲线

图3.6 EFP的成型参数随β的变化曲线（200μs）

从图3.6中可以看出后四组仿真结果中，EFP的长度和长径比均只在小幅度范围内上下起伏，相差并不大。而EFP的头尾部速度虽然几乎一直都在随着β的增大而减小，但是变化并不大。总的来说，EFP的成型参数均变化不大，结合表3.4可以发现β主要是影响EFP的成型形态。当β=35°时，EFP成型较佳，尾部尾裙向前弯曲程度大，且形成空腔较小，低凹阻力小。当β=40°时，尾裙向前弯曲程度大大减小，形成的空腔大，低凹阻力大。为了获得飞行外形较好且飞行性能较佳的爆炸成形弹丸，可以选取药型罩边缘切角β为35°。

3.3 本章小结

根据上述仿真结论，最终选取的方案为，药型罩厚度bt=4.5mm，次口径药型罩半径r0=48mm/49mm，药型罩边缘厚度tt=1.0mm，药型罩边缘倒角β=35°。

4 爆炸成形弹丸飞行气动性分析

4.1 引言

对于EFP战斗部的设计而言，这是一个不断迭代的过程。首先需要采用数值模拟软件（本文采用LS-DYNA），模拟EFP成型的过程，并对其中各个因素的影响进行分析。然后通过不断的优化，得到比较理想的EFP，也就是完整、高速、密实、具有良好的气动外形和合适长径比的爆炸成形弹丸。但是EFP的气动性能究竟如何，是需要通过分析和计算才能得出的，如果不能满足稳定飞行的要求，或者虽然能够稳定，但飞行阻力过大，速度降大，影响侵彻威力，就要对药型罩或者装药结构进行调整，然后再重新进行数值模拟，直至得到比较满意的结果才进行加工和实验验证。所以，飞行器动力分析是EFP设计中不可或缺的部分[59]。

首先将LS-DYNA数值模拟得到的EFP形状、质心速度等输入到气动力分析的程序中，对结构设计得到的EFP进行气动分析。其结果可以作为飞行稳定性分析、外弹道性能、侵彻能力分析计算的依据和改进的基础。下面将对具有较优的两组结构参数组合的药型罩结构所形成的EFP进行气动力仿真，对比分析两种EFP模型在大炸高条件下的飞行稳定性。