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双层药型罩毁伤元形成机理研究

郑宇  
【摘要】: 双层药型罩成型装药,在一个主装药基础上可以产生不同材料构成的射流,或者前后分离的串联EFP(Explosively Formed Projectile),能够提高聚能装药战斗部的侵彻能力。它由一个主装药和两个药型罩组成,两层罩之间可以紧密贴合在一起,也可以有间隙,可以是不同材料,也可以是相同材料,但两层药型罩之间必须有自由表面,允许两罩发生相互滑移或者撞击。如果在一个主装药上放置了两个以上的药型罩,则称为多层药型罩。小锥角双层罩可以形成无杵体射流、高速射流和带有随进燃烧剂的射流;大锥角双层罩可以产生增大长径比的EFP或者多个EFP,在反坦克、反舰、反潜、反导和反直升机等领域有着广泛应用。它的研究对与提高现有聚能装药战斗部的破甲威力,实现高效毁伤具有重要的理论价值与指导意义。 本文采用理论分析、数值仿真与实验研究相结合的方法,对双层药型罩的毁伤元形成机理,尤其对双层药型罩侵彻体性能的因素进行了系统的研究,为双层药型罩的设计和改进提供了理论依据和技术支持。本文的主要研究内容包括: (1)研究了射流型双层罩的毁伤元形成机理。通过理论分析,描述了双层小锥角药型罩与爆轰波的作用过程,压垮过程和射流形成过程。推导了双层药型罩的当量密度公式。使用PER理论建立了小锥角双层罩压垮过程的分析模型。利用Bernoulli方程、质量守恒和动量守恒原理,建立了小锥角双层罩多物质射流形成的分析模型,确定了射流和杵体的物质组成和质量。 (2)研究了串联EFP型双层药型罩的毁伤元形成机理。描述了双层药型罩串联EFP的形成过程,研究了各种因素对串联EFP形成的影响,得到了压垮区域和压缩区域产生的厚度方向速度差是导致串联EFP形成的主要因素这一结论,并进一步推导出串联EFP的最终速度的理论公式。 (3)进行了双层罩结构、起爆方式和材料组合对串联EFP形成影响的数值仿真研究。为了更深入研究双层药型罩串联EFP形成过程中的影响因素,使用AUTODYN中的Lagrange算法,对双层药型罩的结构、起爆方式和材料组合对串联EFP形成的影响进行了数值计算,并对仿真结果进行总结,得出了这些参数的变化对双层罩形成串联EFP的影响规律。 (4)开展了双层药型罩串联毁伤元形成的试验研究。设计了一种双层锥弧结合罩并进行了试验研究。试验结果表明,设计合理的双层药型罩可以获得串联EFP或者前后分离的EFP战斗部,且双层药型罩的侵彻性能要优于单层药型罩。


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