钽罩EFP战斗部结构设计(2)

菜单

1.2.2 国内研究现状及发展 3

1.3 典型药型罩材料国内外研究现状及发展 4

1.3.1 药型罩材料的国内外发展现状 4

1.3.2 钽药型罩的国内外研究现状及发展 5

1.4 本课题的主要工作内容 6

2 钽罩EFP成型理论分析 7

2.1 钽材料的性能分析 7

2.2 EFP成型理论分析 8

2.2.1 EFP成型条件分析 9

2.2.2 基于能量守恒的EFP速度计算 10

2.2.3 EFP速度经验公式 12

2.2.4 钽罩EFP速度计算 12

3 钽罩EFP成型影响因素分析 15

3.1 EFP成型的影响因素分析 15

3.2 钽罩EFP的数值仿真计算 17

3.2.1 计算方法 17

3.2.2 计算模型及参数 19

3.2.3 计算方案 22

3.3 仿真结果及其分析 22

3.3.1 药型罩结构参数对EFP毁伤元的影响规律分析 22

3.3.2 装药结构参数对EFP毁伤元的影响规律分析 26

3.3.3 单点起爆起爆点位置仿真结果及分析 29

4 钽罩EFP灰关联分析 31

4.1 灰色关联分析法介绍 31

4.2 仿真结果的灰关联分析 32

4.2.1 灰关联比较序列设计 32

4.2.2 EFP成型参数及参考序列设计 32

4.2.3 EFP成型影响因素的灰关联分析 33

4.3 钽罩EFP战斗部设计 36

结论 39

致谢 41

参考文献 42

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

破甲战斗部被广泛应用于反装甲目标的弹药上[1]，其作用机理是利用空心装药的聚能效应压垮或闭合、翻转、压拢药型罩，形成速度较高的毁伤元来攻击目标，进行侵彻或毁伤。经过半个多世纪的研究与发展，破甲战斗部技术已经日趋成熟，呈现出很多新型结构。根据毁伤元素划分，一般有：聚能射流（JET）、聚能杆式侵彻体（JPC）、爆炸成型侵彻体（EFP）。其中：JET主要用来攻击近距离的重型装甲；JPC用来攻击中远距离的重型装甲；EFP用来攻击远距离的轻型装甲。EFP战斗部技术作为一种新型有效的反装甲手段，在近年来得到了飞速的发展，因其诸多独特的优点，使其具有广阔的军事应用前景。

经过大量的弹道试验表明，JET战斗部对炸高十分的敏感，普遍存在着最佳炸高的问题。为弥补JET战斗部的不足，避免出现最佳炸高的问题，可以在JET战斗部的基础上，通过改变其药型罩的形状，如控制其锥角大于130°，使炸药在爆轰时将药型罩压拢、翻转、闭合形成各部分速度均相同的高速弹丸，将药型罩全部质量用于侵彻装甲，不存在射流与杵体之分。通过这种改变药型罩形状的方式形成的毁伤元称之为爆炸成型侵彻体（EFP）。EFP的主要特点是可以实现大炸高条件下的侵彻，而且其侵彻孔径较JET均匀，后效作用大，是对付轻型装甲和舰船密封隔舱的有力武器。当然了，由于EFP本身的终点效应属侵彻效应，所以也可用于对岩石、混凝土进行开孔[2]。

基于EFP毁伤元对药型罩的较高利用率，药型罩的材料也必然成为研究EFP成型的重要因素。要想实现高效毁伤，提高侵彻威力，EFP战斗部药型罩的材料应当具有优异的性能，如：良好的延展性、较高的抗拉强度。在EFP战斗部发展初期，人们经过大量的理论研究以及弹道试验证实了紫铜性能的优越性，确定了紫铜在众多药型罩材料中经典的地位。但是，随着科技的高速发展，防护装甲更新换代过快。就目前而言，当初作为经典的EFP战斗部药型罩材紫铜，已经无力应对新型的、防护能力更强的装甲，这就使新型罩材的研究成为提升EFP毁伤能力的关键。在新型药型罩材料的探索中发现，与铜相比，无论在延展性还是密度方面，钽材料的性能都比较好，将会继铜之后成为另一种很有开发潜力的药型罩材料。而且经过国外的试验研究表明由钽罩形成的毁伤元侵彻威力与铜药型罩材料的相比有着不小的提升，所以我们很有必要对钽罩EFP进行研究。本课题是在船尾型装药结构的基础上，选取弧锥结合型药型罩，给定钽材料性能参数，建立EFP战斗部基本模型，结合钽材料对EFP成型理论再研究，利用LS-DYNA软件对药型罩、装药结构参数以及单点起爆的位置等影响EFP毁伤元成型的参数进行有限元计算，找出各因素对EFP毁伤元成型的影响规律，得出了最佳的参数取值范围，结合灰色关联分析法对仿真结果进行分析，寻找相对最佳的钽罩EFP战斗部结构参数组合，建立完整的钽罩EFP战斗部。