轴向增强战斗部破片场优化控制及毁伤效能研究

论文摘要

轴向增强炮弹是一种新型高效毁伤多用途炮弹,能够在轴向形成能量相对集中的集束预制破片群和径向均强分布的自然破片群,由此构成的综合毁伤场既可以有效弥补弹药命中精度的不足,又可以利用大质量定向破片群提高毁伤目标的效能。采用炸药直接驱动前置预置破片的方式,极大地提高了轴向速度并通过轴向前抛形成的高密度破片场对来袭目标进行包裹打击。本文采用理论分析和数值仿真计算的方法对不同破片排布方式的轴向增强炮弹战斗部进行了系统研究,建立了弹目交汇过程的理论模型和对空中目标的毁伤效能模型,得到了不同遭遇条件下各个方案对目标的毁伤效能,通过优选获得最佳方案。结果表明遭遇距离为5m时,轴向增强炮弹对目标的毁伤概率为100%；交汇角为30°时,在9.5m距离上对目标的毁伤概率为48.57%,2-9.5m距离上的平均毁伤概率为85.32%。具体内容包括：1)运用单因素试验法渐进修改的方式得到不同破片排布方案的战斗部,并从理论上分析了破片场分布规律和破片的空间运动,最终建立了对目标的综合毁伤场。2)采用LS-DYNA有限元分析方法,建立了不同破片排布方案的有限元分析模型并对轴向增强战斗部爆破过程进行仿真计算,得到不同破片排布形式下破片的速度、飞散角和破片场的整体分布特征,直观的看出了各方案破片场的不同。3)根据轴向增强战斗部对空目标的毁伤效能模型和目标毁伤准则,对极限穿透速度、目标击穿概率、破片的侵彻深度、命中有效毁伤元素个数及目标的毁伤概率等进行计算,为轴向增强战斗部各方案的优选提供了理论上的依据。4)通过改变弹目交汇角度和距离,得到不同遭遇条件下各方案战斗部对目标的毁伤概率,并依据毁伤效能稳定性判定准则判定不同方案的优劣以此得到最佳破片排方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 概念提出
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外舰基防空弹药研究现状及发展趋势
• 1.2.2 国内舰基防空弹药研究现状及发展趋势
• 1.3 研究目的、方法和主要内容及意义
• 2 轴向增强战斗部破片场的模型分析
• 2.1 轴向增强型炮弹简介
• 2.2 轴向增强型炮弹对空目标的作战过程
• 2.3 轴向增强型炮弹破片场
• 2.3.1 预置破片在弹体内破片排布形式
• 2.3.2 轴向增强型炮弹自然破片分布规律
• 2.3.3 破片运动方程
• 2.3.4 弹体自然破片空间分布规律及破片场
• 2.3.5 轴向增强炮弹杀伤威力场的建立
• 2.4 本章小结
• 3 轴向增强战斗部破片场优化控制的仿真研究
• 3.1 LS-DYNA仿真程序简介
• 3.2 多物质耦合分析
• 3.3 LS-DYNA有限元模型及材料参数
• 3.4 轴向增强战斗部破片场的数值仿真
• 3.4.1 方案一预置破片场仿真结果
• 3.4.2 方案二预置破片场仿真结果
• 3.4.3 方案三预置破片场仿真结果
• 3.4.4 方案四预置破片场仿真结果
• 3.4.5 方案五预置破片场仿真结果
• 3.4.6 方案六预置破片场仿真结果
• 3.4.7 方案七预置破片场仿真结果
• 3.5 同口径普通炮弹破片场的数值仿真
• 3.6 本章小结
• 4 轴向增强型炮弹对空中目标的毁伤效能
• 4.1 引言
• 4.2 目标模型
• 4.2.1 目标的简化
• 4.2.2 典型目标要害部件的描述
• 4.2.3 毁伤准则的确定
• 4.2.4 破片对目标的作用
• 4.3 动态交汇分析模型
• 4.3.1 破片场的运动分析
• 4.3.2 弹目动态交汇过程
• 4.4 轴向增强战斗部各方案的优选
• 4.4.1 交汇角度变化对各弹毁伤效能的影响
• 4.4.2 交汇距离的变化对各弹毁伤效能的影响
• 4.4.3 根据毁伤准则优化方案
• 4.5 本章小结
• 5 结束语
• 5.1 完成的工作
• 5.2 主要结论
• 5.3 本文的创新点
• 5.4 有待于进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间撰写及发表的论文