破片战斗部增益设计技术

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破片战斗部是毁伤各种空中目标及轻防护军事单位的主要手段,随着目标防护性与机动性不断加强,提升破片战斗部的毁伤能力已成为战斗部增益技术的研究重点,普通战斗部可利用偏心起爆技术提升破片速度,但无法增加破片密度。为提高毁伤范围内的破片密度,并进一步地提高破片初速,本文以六棱柱形战斗部为研究对象,采用试验和数值模拟的方法,对其在各种起爆方式下的破片飞散特性展开了分析;对偏心两点起爆的初速计算经验公式进行了修正;并对线性多点同步起爆技术展开了多角度的研究。具体阐述如下:(1)进行了不同起爆方式下六棱柱形、圆柱形战斗部的实弹试验,并建立了两种战斗部的三维模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟了两种战斗部驱动破片的情况。试验和模拟结果表明:等高等外径时,虽然六棱柱形战斗部的装药量较圆柱形战斗部少,但同一起爆方式下二者的破片速度值相近;与端面中心起爆时相比,偏心两列八点起爆可使战斗部破片在目标方向上的速度显著提高。六棱柱形战斗部产生的破片比圆柱战斗部的杀伤密度大,当起爆方式为偏心两列八点起爆时,前者在杀伤区域内的破片密度比后者高约76%。(2)从能量守恒的角度得出了六棱柱战斗部的形状系数kshape,并将其用于修正格尼公式,使公式更适用于计算六棱柱战斗部的破片初速。以文献报告的试验数据为基础,推导得出了偏心两点起爆时的增益因子表达式,获得了用以计算偏心两点起爆的情况下破片初速度的经验公式。通过精确度分析和数值验算,证明了所提出的经验公式的误差较小,可用于工程领域的计算。(3)以六棱柱形战斗部为研究对象,讨论了多点同步起爆等效线性同步起爆的可行性。在此基础上,设置对照组进行对比分析,结果表明端面偏心多点起爆相对于中心起爆能增加目标方向的破片速度;但端面多点起爆时起爆点数目变化对破片速度增益的影响较小;轴向线性同步多点起爆的方式能显著提高破片速度,当沿棱柱形战斗部相邻两棱设置同步起爆时,定向区破片的速度增益效果最好。综上,本文从多个角度研究、论证了六棱柱形战斗部和偏心线性多点同步起爆的技术优势,为破片战斗部的增益设计提供了数据支持和方法。
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