藥型罩罩頂圓弧半徑對形成侵徹體特性的影響

杜　寧，焦志剛，劉　偉

（1.沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，遼寧沈陽110159；2.遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司108分廠，遼寧沈陽110016）

藥型罩罩頂圓弧半徑對形成侵徹體特性的影響

杜寧1，焦志剛1，劉偉2

（1.沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，遼寧沈陽110159；2.遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司108分廠，遼寧沈陽110016）

為獲得大錐角藥型罩罩頂圓弧半徑對形成侵徹體特性的影響，在戰(zhàn)斗部其他參量不變的情況下，針對不同的錐形藥型罩罩頂圓弧半徑建立計算模型，利用LS-DYNA動力學(xué)顯示分析軟件對侵徹體形成過程進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，對于一定錐角的大錐角藥型罩，隨著藥型罩罩頂圓弧半徑的增加，侵徹體頭尾速度差逐漸減小，所形成的侵徹體由高速桿逐漸過渡為EFP，為多模聚能戰(zhàn)斗部的研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

藥型罩；圓弧半徑；數(shù)值模擬

多模戰(zhàn)斗部是在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中對付裝甲目標(biāo)的有效手段［1］。聚能裝藥侵徹體形成受多種因素的影響，藥型罩罩頂圓弧半徑是藥型罩形狀的主要參量之一［2］，藥型罩罩頂圓弧半徑的大小將會影響聚能裝藥炸藥爆轟波到達(dá)藥型罩壁面的時間及爆轟波形態(tài)，進(jìn)而影響所形成的侵徹體的特性［3］。文中通過改變罩頂圓弧半徑的大小而裝藥戰(zhàn)斗部其他參量都不變的方法分析仿真結(jié)果，找出罩頂圓弧半徑變化與聚能裝藥侵徹體特性的關(guān)系。

1　模型建立

建立的計算模型由空氣域、藥型罩、炸藥組成，如圖1所示。裝藥和藥型罩是軸對稱結(jié)構(gòu)，可用二分之一模型進(jìn)行仿真計算，二分之一模型鏡像后整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。應(yīng)用ANSYS數(shù)值仿真軟件中的ALE算法進(jìn)行數(shù)值模擬仿真，其中的仿真模型如圖1所示。

圖1　計算模型示意圖

空氣選取NULL模型，EOS_GRUNEISEN狀態(tài)方程；藥型罩為紫銅，選取JOHNSON_COOK材料模型，EOS_GRUNEISEN狀態(tài)方程；炸藥選取8701炸藥，HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型，EOS_JWL狀態(tài)方程。其材料參數(shù)如表1所示。

表1　材料參數(shù)

2　成形過程數(shù)值模擬

2.1模型的基本參數(shù)

裝藥直徑為80 mm，藥柱高度為160 mm，藥型罩壁厚為2 mm.本文選取錐角為120°的藥型罩進(jìn)行仿真，由于在60μs時，聚能裝藥侵徹體趨于穩(wěn)定，所以選擇在60μs時觀察侵徹體形態(tài)。

2.2藥型罩罩頂圓弧半徑的影響

罩頂圓弧半徑變化如圖2所示。

圖2　不同罩頂圓弧半徑對應(yīng)的侵徹體形態(tài)

60μs時各罩頂圓弧半徑聚能桿式侵徹體頭尾部速度如表2所示。

表2　 60μs時各罩頂圓弧半徑下侵徹體頭尾部速度/（m/s）

由相關(guān)文獻(xiàn)［4-6］可知，EFP以自身的動能侵徹裝甲目標(biāo)，其速度在700～2 500 m/s，其毀傷元頭尾速度差較低。聚能桿式侵徹體具有比EFP更高的速度，約在3 000～5 000m/s，形成聚能桿式彈丸時頭尾速度差小于1 000 m/s.

繪制60μs時各罩頂圓弧半徑下，所形成的聚能侵徹體頭尾部速度曲線圖，得到結(jié)果如圖3所示。

圖3　 60 μs時各罩頂圓弧半徑下侵徹體頭尾部速度

由圖3可知，隨著藥型罩錐弧結(jié)合部圓弧半徑的增大，射流速度逐漸減小，速度梯度也隨之減小。在藥型罩錐角為120°時侵徹體毀傷元速度梯度逐漸由750 m/s減小到500 m/s.由此可見，隨著藥型罩罩頂圓弧半徑的增加，侵徹體頭尾速度差逐漸減小，所形成侵徹體頭部速度和頭尾速度差減小，所形成的侵徹體由高速桿（或射流）流逐漸過渡為EFP.

3　結(jié)束語

對于一定錐角的大錐角藥型罩，隨著藥型罩罩頂圓弧半徑的增加，毀傷元頭尾速度差逐漸減小，侵徹體頭部速度和頭尾速度差減小，所形成的侵徹體由高速桿直至射流逐漸過渡為EFP.

［1］尹建平，王志軍.彈藥學(xué)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2012.

［2］段卓平，張震宇.桿式射流形成的初步研究［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2004，24（4）:54-56.

［3］李裕春，楊萬江，沈蔚.藥型罩曲率半徑對爆炸成型彈丸參數(shù)的影響［J］.火工品，2003，（01）:45-48.

［4］李偉兵，樊菲，王曉鳴，等.桿式射流與射流轉(zhuǎn)換的雙模戰(zhàn)斗部優(yōu)化設(shè)計［J］.兵工學(xué)報，2013，34（12）:1500-06.

［5］隋樹元，王樹山.終點(diǎn)效應(yīng)學(xué)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2000.

［6］黃正祥.聚能桿式侵徹體成型機(jī)理研究［D］.南京：南京理工大學(xué)，2003.

Influence of Shaped Charge Curvature Radius Formation for Cumulative Rod Penetrating Body

DU Ning1，JIAO Zhi-gang1，LIUWei2
（1.School of Equipment Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang Liaoning 110159，China；2.Shenyang Industrial Group Co.Ltd.Liaoning 108 Branch，Shenyang Liaoning 110016，China）

In order to obtain influence of shaped charge curvature radius formation for cumulative rod penetrating body.In warhead other parameters remain unchanged，calculation model for different shaped charge of curvature radius，the LS-DYNA dynamic analysis software was used to numerical simulate during penetration.The results show that for a large cone angle shaped charge，with the increase of curvature radius，head and tail of cumulative rod penetrating body speed difference were gradually reduced，formed by the penetration by high speed rod gradual transition for EFP，provide a reference for research and design ofmultimode shaped warhead.

shaped charge；curvature radius；numerical simulation

TP319.9

A

1672-545X（2016）06-0101-02

2016-03-09

杜寧（1990-），男，遼寧鞍山人，在讀碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)榻K點(diǎn)彈道與毀傷理論。