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弹体斜侵彻弹道快速预测方法研究

王松川  
【摘要】:斜侵彻是弹体攻击目标过程中不可避免的一种运动状态,一般指弹体的速度矢量、目标表面法线和弹体轴线不共线的情况。弹体的速度矢量和目标表面法线之间的夹角称作倾斜角(β);弹体轴线和速度矢量的夹角叫做攻角(α);弹体轴线与目标表面法线的夹角叫做碰撞角(θ)。 相对于正侵彻时弹体表面受力的对称分布,斜侵彻条件下弹体表面受力的对称性遭到破坏,现有的关于正侵彻问题的理论大都不适合斜侵彻问题,因此需要重新建立一套针对斜侵彻问题的理论体系。开展斜侵彻条件下侵彻弹道预测研究不仅有助于加深对斜侵彻条件下侵彻规律的认识,而且还对指导钻地战斗部的设计和提高武器装备系统的打击能力具有重要意义。 本文采用弹靶分离思想针对刚性弹斜侵彻半无限介质的问题进行了计算研究。将弹体和靶体分开研究,侵彻过程中靶体介质对弹体的响应用靶体的响应力函数来代替,从而只需考虑弹体的运动,而不用考虑靶体的响应细节。在进行计算时,直接将靶体的响应力函数作为弹体表面的受力分布函数,既减少了靶体网格的划分,又避免了靶体大变形时的网格畸变问题,同时也大大降低了对计算机内存的需求和缩短了求解时间。 本文基于弹靶分离思想,并考虑了靶体自由表面和侵彻过程中弹体与靶体的分离—接触—再分离等因素的影响,采用Fortran语言编写斜侵彻弹道计算程序,对刚性弹斜侵彻半无限石灰石靶和6061-T6511铝靶等问题进行了计算研究,得出了弹体尺寸和侵彻条件等因素对弹道偏转影响的规律性认识。 相对于目前广泛使用的数值模拟计算斜侵彻弹道问题,本文提出的理论方法具有物理概念更加清晰,计算时间更加有效等优点,特别对于战场快速决策等作战运用具有重要的应用价值。


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