线性爆炸成型侵彻体形成机理研究

论文摘要

LEFP是由线性EFP成型装药炸药爆炸后，药型罩在爆轰产物的作用下翻转，形成在对称面方向具有一定长度的线性爆炸成型侵彻体(Linear Explosively Formed Penetrators—简称LEFP)。它作为一种新概念毁伤元，用在反导武器战斗部中，克服了线性射流切割刀使用炸高小和轴对称EFP命中率低的缺点。这种LEFP对目标作用具有作用范围广，并且使用炸高范围大、后效显著等特点。它的研究将对新型毁伤元及战斗部的研制，有重要的理论价值和指导意义。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟的方法对不同起爆条件下LEFP的形成机理进行了系统的研究。主要研究内容包括：(1)研究了成型装药棱上线性同时起爆LEFP的形成机理。在假设装药无限长的情况下，建立了药型罩翻转形成LEFP的分析模型。采用炸药爆轰驱动平板和圆管的不同理论分析形式，引入分配函数，推导出药型罩翻转速度的二维计算公式。对LEFP成型的影响因素进行了分析、研究，得到了药型罩曲率半径、壁厚、装药高度、有无壳体以及壳体厚度影响LEFP成型的规律。最后用试验以及数值模拟结果进行了验证，得到了比较好的一致性。为设计性能优良的LEFP提供了理论基础。(2)研究了爆轰波在LEFP装药结构中传播过程中波形与波速的变化规律。发现在不考虑边界效应和拐角效应的情况下，端面起爆和中心点起爆爆轰波在LEFP装药结构中对药型罩的作用方式是相同。但球面爆轰波在炸药中的传播距离，中心点起爆是端面起爆的两倍。(3)研究了棱上中心点起爆和端面点起爆LEFP的形成机理。将爆轰波对药型罩的作用分成三部分，分别对其进行了理论分析，建立了药型罩翻转形成LEFP的三维分析模型，推导出药型罩最大翻转速度的计算公式以及各速度分量的计算表达式。同时进行了端面点起爆和棱上中心点起爆的试验研究和数值模拟，得到了比较一致的结果。通过数值模拟还得到药型罩微元各分速度的变化过程以及各速度分量的分布。它的研究对更深刻地理解起爆方式对LEFP成型的影响具有重要的理论指导意义。(4)叉裂是影响LEFP性能的主要问题。本文分析了LEFP的发生叉裂的原因，以药型罩材料的动态延伸率作为产生又裂的判据，提出消除叉裂的措施。用数值计算模拟了LEFP叉裂的过程，并与试验进行了对比，得到了比较好的一致性。它的研究将为提高LEFP对目标的作用范围提供理论支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本文的研究目的、手段和主要内容
• 2 棱上同时起爆的LEFP形成机理
• 2.1 引言
• 2.2 EFP的形成机理
• 2.3 棱上同时起爆的LEFP形成
• 2.4 本章小节
• 3 起爆方式对LEFP形成的影响
• 3.1 引言
• 3.2 爆轰波的传播
• 3.3 棱上中点起爆LEFP装药
• 3.4 端面点起爆LEFP装药
• 3.5 爆轰波传播过程的非理想情况
• 3.6 本章小结
• 4 LEFP形成的试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 装药结构及参数
• 4.3 试验及分析
• 4.4 LEFP形成的改进试验
• 4.5 LEFP的收集
• 4.6 本章小结
• 5 LEFP形成的数值模拟
• 5.1 引言
• 5.2 装药结构与计算模型
• 5.3 计算结果
• 5.4 本章小结
• 6 LEFP的叉裂
• 6.1 引言
• 6.2 LEFP的叉裂
• 6.3 LEFP叉裂的数值模拟
• 6.4 消除LEFP叉裂的方法
• 6.5 本章小结
• 7 结束语
• 7.1 总结与结论
• 7.2 本文的创新点
• 7.3 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读博士学位期间撰写及发表的论文