侵彻战斗部侵彻混凝土掩体时,战斗部表面与混凝土之间的摩擦阻力是影响侵彻深度的关键因素。传统方法多采用改变战斗部材料和侵彻外形的方式增加侵彻深度,基于自然界生物为适应生存环境进化出的生物体表特征发展起来的仿生减阻技术可在不改变战斗部原有材料和外形的基础上增强侵彻性能。研究旨在战斗部钢材(35Cr钢)表面加工出仿生凹坑并在其内部填充润滑脂,与混凝土摩擦时润滑脂被挤出而润滑摩擦面,降低接触表面的摩擦系数。从润滑脂填装和释放等方面考虑,在沟槽形、凹坑形、凸包形和鳞片形四种仿生非光滑结构中确定了凹坑形为弹体仿生结构类型。设计并加工了多个仿生凹坑非光滑表面结构样件,利用摩擦磨损试验机从分布方式、倾斜角度和凹坑直径三个方面对样件进行了混凝土摩擦性能研究。以摩擦系数为评价指标的实验结果表明:规则分布下倾斜角度为90°、直径为1.5mm的仿生凹坑非光滑表面结构样件与混凝土摩擦时具有最低的摩擦系数(0.325),相比光滑表面样件降低了19.56%。鉴于传统聚脲润滑脂胶体稳定性、热安定性等不能满足课题使用要求以及主要原料之一的异氰酸酯由毒性较大引起的运输和储存成本较高的问题,利用二甲基硅油作基础油、低毒性的聚氨酯预聚体代替异氰酸酯单体、二硫化钼和氟化钙混合作为高温润滑填料制备聚脲润滑脂。通过单因素实验讨论了基础油用量、稠化剂原料用量比例、有机胺复配比例、填料用量、反应温度、最高炼制温度对聚脲润滑脂性能的影响,选择对润滑脂性能影响较大的四个因素开展了正交实验。正交实验结果与单因素实验结果基本吻合,结果表明:聚氨酯预聚体占比为43.10%、填料占比为10.34%时,聚脲润滑脂具有较好的热安定性(滴点299℃)、胶体稳定性(钢网分油3.22%)和较低的摩擦系数(0.127)。在设计出的仿生凹坑形非光滑表面结构内填装制备出的新型聚脲润滑脂,利用摩擦磨损试验机开展了润滑脂释放机理研究。发现沿摩擦方向挤进凹坑的混凝土碎屑堆积是润滑脂释放的主因,且转速2000r/min,温度400℃时,摩擦表面的摩擦系数最低(0.095)。设计了一种弹形样件,分别在其表面加工16个和28个仿生凹坑并将制备的聚脲润滑脂填装其中,与光滑表面弹形样件进行了挤进混凝土对照试验。相较于仿生凹坑表面,光滑表面样件挤进压力上升速度快;凹坑内部润滑脂被磨屑挤出后附着于样件表面;在挤进量为25mm时,28号样件比16号样件和光滑样件的挤进压力分别低了40%和80%。