聚焦式战斗部破片轴向飞散控制技术

张绍兴 李翔宇 丁亮亮 张震宇 卢芳云

张绍兴, 李翔宇, 丁亮亮, 张震宇, 卢芳云. 聚焦式战斗部破片轴向飞散控制技术[J]. 高压物理学报, 2018, 32(1): 015103. doi: 10.11858/gywlxb.20170512
引用本文: 张绍兴, 李翔宇, 丁亮亮, 张震宇, 卢芳云. 聚焦式战斗部破片轴向飞散控制技术[J]. 高压物理学报, 2018, 32(1): 015103. doi: 10.11858/gywlxb.20170512
ZHANG Shaoxing, LI Xiangyu, DING Liangliang, ZHANG Zhenyu, LU Fangyun. Axial Dispersion Control of Focusing Fragment Warhead[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(1): 015103. doi: 10.11858/gywlxb.20170512
Citation: ZHANG Shaoxing, LI Xiangyu, DING Liangliang, ZHANG Zhenyu, LU Fangyun. Axial Dispersion Control of Focusing Fragment Warhead[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(1): 015103. doi: 10.11858/gywlxb.20170512

聚焦式战斗部破片轴向飞散控制技术

doi: 10.11858/gywlxb.20170512
基金项目: 

国家自然科学基金 11202237

国家自然科学基金 11132012

详细信息
    作者简介:

    张绍兴(1991—), 男,硕士研究生,主要从事高效毁伤战斗部技术研究.E-mail:sxzhang10@163.com

    通讯作者:

    李翔宇(1980—), 男,副教授,主要从事高效毁伤战斗部技术研究.E-mail:xiangyulee@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: O383; TJ410

Axial Dispersion Control of Focusing Fragment Warhead

  • 摘要: 为研究聚焦式战斗部在炸药驱动下破片的轴向飞散特性,提高其轴向杀伤威力,以Shapiro公式为理论指导,对聚焦式战斗部壳体母线进行设计,并对战斗部装药结构进行优化改进。利用LS-DYNA有限元程序及ALE算法对战斗部的爆炸过程进行模拟, 以破片轴向分布为指标,对装药结构、壳体母线曲率与破片飞散特性的关系进行了分析。结果表明,“工”字形圆台装药和壳体母线曲率能够有效控制战斗部破片的轴向飞散,并得到了圆台的合理高度。此结果对于深入开展战斗部的破片飞散方向控制及应用研究提供了重要参考。

     

  • 图  轴向聚焦战斗部壳体母线设计

    Figure  1.  Shell design of axial focusing warhead

    图  3种战斗部壳体母线设计及拟合曲线

    Figure  2.  Design and fitting curves of3 kinds of warhead shells

    图  战斗部有限元模型

    Figure  3.  Finite element models of warheads

    图  不同装药结构战斗部在3.5 m远处靶板上的破片分布

    Figure  4.  Distribution of warhead fragments with different charge structures on the 3.5 m-away target

    图  Ⅰ型和Ⅲ型装药结构在爆炸过程中的压力等值面变化

    Figure  5.  Isoface of pressure in type Ⅰ and type Ⅲ charges

    图  不同圆台高度战斗部在3.5 m远处靶板上的破片分布统计

    Figure  6.  Distribution of fragments on the 3.5 m-awaytarget with different platform heights

    图  不同圆台高度战斗部的破片飞散轨迹(A~S表示不同节点)

    Figure  7.  Trace of fragments with different platform heights (Different nodes represented by A-S)

    图  不同壳体母线的战斗部在3.5 m远靶板上的破片分布

    Figure  8.  Distribution of fragments on the 3.5 m-awaytarget with different generatrixes

    表  1  3种战斗部的壳体母线设计参数

    Table  1.   Shell parameters of 3 kinds of warheads

    No. Warhead mode Detonation mode M/m Fragment distribution Fitting radius/mm
    1# Focusing Symmetrical point 3.5 Focusing 711
    2# Parallel Symmetrical point 3.5 Uniform distribution (130 mm in axis direction) 1 076
    3# Emanative Symmetrical point 3.5 Uniform distribution (300 mm in axis direction) 1 700
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    表  2  各部分材料及材料参数

    Table  2.   Parameter of different materials

    Component Material Density/(g·cm-3) Material model Equation of state
    Explosive RDX 1.75 High_Explosive_Burn JWL
    Null Air 0.001 29 Null Linear_Polynomial
    Epoxy Epoxy 1.198 Null Grüneisen
    Sponge Sponge 0.315 Null Grüneisen
    Casing 45 steel 7.85 Elastic_Plastic_Hydro_Spall Grüneisen
    End-plate LY12 2.73 Elastic_Plastic_Hydro_Spall Grüneisen
    Fragment screw 45 steel 7.89 Plastic_Kinematic
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    表  3  目标区域内破片统计

    Table  3.   Fragments in specific target area

    No. Area/cm Fragment number Percent/% Gain
    1# (-2.5,2.5) 258 25.64 1.44
    2# (-6.5, 6.5) 396 44.40 1.23
    3# (-15.0,15.0) 517 59.22 0.48
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  • [1] 卢芳云, 李翔宇, 林玉亮.战斗部结构与原理[M].北京:科学出版社, 2009:112-129.
    [2] ZUKAS J A, WALTERS W P.Explosive effects and applications[M]. Springer, 2002.
    [3] 孙学清, 张国伟, 杨陕平.定向战斗部破片飞散方向控制技术研究[J].弹箭与制导学报, 2008, 28(1):102-104. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=djyzdxb200801030

    SUN X Q, ZHANG G W, YANG S P.Study on fragments dispersing direction control of directional warhead[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2008, 28(1):102-104. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=djyzdxb200801030
    [4] TAYLOR G I.Analysis of the explosion of a long cylindrical bomb detonated at one end[M]. Cambridge:Cambridge University Press, 1963:277-286.
    [5] 隋树元, 王树山.终点效应学[M].北京:国防工业出版社, 2000.
    [6] HELD M.Velocity enhanced warheads[J]. Journal of Explosives and Propellants, 2001, 17(2):1-12. http://or.nsfc.gov.cn/bitstream/00001903-5/186172/1/1000007249184.pdf
    [7] 李晋庆, 胡焕性.聚焦型破片杀伤战斗部聚焦曲线的工程设计[J].兵工学报, 2004, 25(5):529-531. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=bgxb200405005

    LI J Q, HU H X.Engineering design of the focus curve of a fragmentation damaging warhead[J]. Acta Armamentarii, 2004, 25(5):529-531. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=bgxb200405005
    [8] 李晋庆, 胡焕性.不同起爆方式对聚焦型战斗部聚焦性能影响的试验研究[J].弹箭与制导学报, 2004, 24(1):43-45. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=djyzdxb200401015

    LI J Q, HU H X.Experimental investigation on focus warhead by different ignition methods[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2004, 24(1):43-45. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=djyzdxb200401015
    [9] 黄广炎, 冯顺山, 刘沛涛.基于战斗部微圆柱分析的破片飞散特性研究[J].兵工学报, 2010(增1):215-218. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYLX201306017.htm

    HUANG G Y, FENG S S, LIU P T.Research on dispersion characteristic of fragment based on micro-column analysis for warhead[J]. Acta armamentarii, 2010(Suppl 1):215-218. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYLX201306017.htm
    [10] HUANG G Y, FENG S S, WANG F, et al.An optical design theory for focused fragmentation warhead[J]. Defence Science Journal, 2012, 62(4):205-211. doi: 10.14429/dsj
    [11] CHEN W, LI X, LU F, et al.Parallel control to fragments of a cylindrical structure driven by explosive inside[J]. Mathematical Problems in Engineering, 2015(2):1-13.
    [12] 龚柏林. 爆炸式可变形战斗部的关键技术研究[D]. 长沙: 国防科学技术大学, 2011.
    [13] BUITRAGO L B, SANTIUSTS C, SÁNCHEZ-SÁEZ S, et al.Modelling of composite sandwich structures with honeycomb core subjected to high-velocity impact[J]. Composite Structure, 2010, 9(2):2090-2096. https://core.ac.uk/download/pdf/30042230.pdf
    [14] 胡玉涛. 典型常规战斗部毁伤评估快速算法研究[D]. 长沙: 国防科学技术大学, 2013.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-11
  • 修回日期:  2017-03-28

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