同口徑成型裝藥串聯(lián)匹配及隔爆機(jī)理研究.pdf

1、本文針對同口徑串聯(lián)聚能裝藥戰(zhàn)斗部，以提高毀傷效應(yīng)為目標(biāo)，重點(diǎn)圍繞串聯(lián)匹配的設(shè)計(jì)方法、前后級毀傷元的優(yōu)化、前后級裝藥的隔爆機(jī)理、串聯(lián)毀傷元對裝甲目標(biāo)的毀傷效應(yīng)進(jìn)行了研究，為建立串聯(lián)聚能裝藥戰(zhàn)斗部系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)研究了同口徑成型裝藥的串聯(lián)匹配關(guān)系，提出了前后級匹配條件。主要包括延遲起爆時(shí)間與系統(tǒng)各參量的匹配關(guān)系，兩級射流的威力匹配。結(jié)果表明，后級射流頭部速度、后級射

2、流穿過隔爆裝置頭部速度的消耗量對延遲時(shí)間影響較小，并找出了其余各參量滿足匹配條件的選取范圍，前級射流尾部速度為1500m/s～2000m/s，前后級裝藥間距為2Dk～3Dk(Dk為裝藥直徑)，后級裝藥到隔爆裝置距離至少為一倍裝藥直徑，前級裝藥炸高為1.5Dk～2Dk。威力匹配的計(jì)算結(jié)果表明，前級裝藥應(yīng)該滿足小炸高條件下大開孔兼顧侵深的要求，后級裝藥要求在大炸高下具有較強(qiáng)的侵徹威力。數(shù)值模擬研究了串聯(lián)毀傷元的形成及其對目標(biāo)的作用過程，驗(yàn)證

3、了總體方案的可行性。
　　(2)研究了串聯(lián)聚能裝藥戰(zhàn)斗部前級桿式射流的成型及侵徹特性。將爆轟波碰撞理論引入改進(jìn)的PER理論，通過理論分析和數(shù)值模擬研究了藥型罩不同區(qū)域碰撞壓力、壓垮速度、射流速度、射流質(zhì)量等參數(shù)的變化。正交優(yōu)化設(shè)計(jì)了帶隔板偏心亞半球罩裝藥結(jié)構(gòu)，獲得了滿足前級裝藥大開孔兼顧穿深要求的罩頂與罩口部厚、中間薄變壁厚結(jié)構(gòu)，具有該特征的結(jié)構(gòu)形成的桿式射流質(zhì)量提高了29.5％，頭部速度提高了21.3％，尾部速度也有所提高。針對

4、優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行了小炸高侵徹試驗(yàn)，侵徹性能得到顯著提高。
　　(3)對后級雙錐罩的裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于灰關(guān)聯(lián)理論研究了雙錐罩上錐角、壁厚、罩高、上錐高占罩高比例對射流頭部速度、拐點(diǎn)速度、頭部位置和拐點(diǎn)位置的影響規(guī)律，獲得了優(yōu)化后各參數(shù)的選取范圍，通過X光試驗(yàn)驗(yàn)證了理論和仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。建立了同時(shí)考慮沖擊波、射流速度分布及射流狀態(tài)的侵深計(jì)算模型，試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型預(yù)測侵深的準(zhǔn)確性，比較了各分界點(diǎn)因素對射流侵深的影響，獲得了炸高及

5、雙錐罩結(jié)構(gòu)參數(shù)對射流侵深的影響規(guī)律。研究了大炸高下雙錐罩聚能裝藥的侵徹規(guī)律，建立了匹配雙錐罩上、下錐角、炸高的侵深經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>　　(4)研究了前級裝藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波在隔爆結(jié)構(gòu)中的衰減特性。利用一維沖擊波理論計(jì)算了隔爆結(jié)構(gòu)中沖擊波的初始參量及在隔爆結(jié)構(gòu)中的衰減，衰減系數(shù)隨著隔爆材料阻抗的增大而增大。采用45＃鋼、Ly-12鋁和有機(jī)玻璃三種材料設(shè)計(jì)了順序波阻抗、逆序波阻抗及硬軟硬三種多層介質(zhì)隔爆結(jié)構(gòu)，利用沖擊波Hugoniot方程以

6、及等熵流動(dòng)Murnaghan方程對沖擊波反射和透射過程進(jìn)行了計(jì)算，通過錳銅壓阻傳感器測得了不同分界面處沖擊波壓力史，研究結(jié)果表明逆序波阻抗的輸出沖擊波壓力最小，向上凸型的隔爆結(jié)構(gòu)能夠使能量稀疏。
　　(5)研究了串聯(lián)聚能裝藥戰(zhàn)斗部的隔爆機(jī)理。基于非均質(zhì)炸藥沖擊起爆判據(jù)建立了多層介質(zhì)隔爆效果的評價(jià)方法，獲得了隔爆材料、裝藥直徑、炸藥材料特性對隔爆效果的影響規(guī)律。通過數(shù)值模擬研究了后級裝藥在沖擊載荷下的響應(yīng)，分析了多層介質(zhì)中能量傳輸和