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作者:張毅
伴隨著各種制導(dǎo)武器的迅猛發(fā)展,空襲和防空作戰(zhàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位越來越重要,而將敵方各種來襲導(dǎo)彈成功攔截和擊毀于未達(dá)目標(biāo)之前,已成為各國掌控制空權(quán)的共識,所以反導(dǎo)技術(shù)愈來愈成為各國研究的焦點(diǎn)內(nèi)容。
如何在不改變戰(zhàn)斗部總體質(zhì)量又能保證制導(dǎo)要求的前提下提高反導(dǎo)戰(zhàn)斗部的毀傷效能成為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者與研究人員最關(guān)注且急需解決的問題。由于聚能射流具有高溫、高速、侵徹能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),射流的速度以及穿透能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于破片,因此采用射流侵徹并引爆導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部將會使反導(dǎo)效率明顯提高。射流的形成過程是一個多因素相互作用的過程,其中任何一部分都能形成一定的誤差,從而影響射流的穩(wěn)定性。引信裝配或多或少存在的一些偏差,稱為起爆點(diǎn)位置偏差,本文利用LS-DYNA軟件進(jìn)行模擬仿真,得到起爆點(diǎn)位置偏差對射流形成的影響。
1等效靶板模型參數(shù)的確定
本文所研究的導(dǎo)彈的等效靶板是以美軍的BLU-113/B動能深侵徹鉆地戰(zhàn)斗部為基礎(chǔ),參考其實(shí)際參數(shù)從而得到與之等效的靶板模型。靶板材料常用45#普通鋼。
1.1等效靶板的速度
美軍裝備較為常用的侵徹戰(zhàn)斗部速度范圍為300m/s~700 m/s。本文選取500 m/s。
1.2 等效靶板的厚度
本文等效靶板為45#鋼,其抗拉強(qiáng)度為685 MPa,厚度為100 mm。
1.3 等效靶板的入射角
由于相對于一般情況的45。入射角度30。適當(dāng)?shù)靥嵘松淞髑謴匕邪宓膶?shí)際厚度,能更清楚地反映射流后期侵徹靶板的情況,本文選取的入射角度為30。。
2 戰(zhàn)斗部模型的建立及計算方案
2.1 戰(zhàn)斗部模型的建立
戰(zhàn)斗部裝藥結(jié)構(gòu)幾何模型如圖1所示,其采用@90 mm口徑、110。大錐角的破甲戰(zhàn)斗部。該結(jié)構(gòu)不僅有利于形成較高速的侵徹體,而且其直徑相對小錐角藥形罩所形成的射流直徑大,以便抵抗彈體速度對其橫向干擾的影響。
2.2 數(shù)值計算方案
在實(shí)際應(yīng)用中,起爆點(diǎn)的位置不可能在裝藥的絕對對稱中心。設(shè)起爆點(diǎn)位置偏差為a,本文分別選取a為-1 mm、-0.5 mm、0、0.5 mm、1 mm(負(fù)號表示與靶板運(yùn)動方向相反)進(jìn)行分析。
3數(shù)值模擬結(jié)果分析
為了研究誤差對戰(zhàn)斗部侵徹體運(yùn)動靶板的侵徹影響,本文針對起爆點(diǎn)偏差進(jìn)行斜侵徹分析仿真。射流分析主要以接觸靶板前射流頭部軸向速度u:( m/s)、射流頭部徑向速度v。( m/s)和射流頭部偏移量w(cm)為分析依據(jù);侵徹結(jié)果分析以侵徹時間t(Us)、侵徹后射流頭部軸向速度vx:( m/s)和徑向速度v7。(m/s)、上滑槽寬度D1(cm)、下滑槽寬度D2( cm)和滑槽體積V (cm3)等作為主要分析依據(jù)。
3.1 爆轟波形分析
炸藥爆炸后4us時形成的爆轟波如圖2所示。由圖2可以看出,起爆點(diǎn)位置的不同,直接導(dǎo)致爆轟波J中心位置的偏移,形成了對藥型罩?jǐn)D壓作用力的不均勻,從而影響到射流的質(zhì)量。
3.2射流分析
射流將要接觸靶板時(72uS時刻)的射流形態(tài)如圖3所示,vzv,和w三者與a的關(guān)系如圖4所示。由圖4可以看出,當(dāng)a<0時,射流頭部有向右偏的趨勢,形成向右的徑向速度;當(dāng)a>0時,射流頭部有向左偏的趨勢,形成一個向左的徑向速度;而且,無論起爆點(diǎn)是向左偏移還是向右偏移,其射流的頭部軸向速度都有一定的衰減,相對應(yīng)的徑向速度隨著偏移量的增加而增加。
3.3侵徹結(jié)果分析
vz、vx、D1、D2、V、f(侵徹時間)與a的關(guān)系如圖5所示,不同a所對應(yīng)的射流侵徹靶板后的透孔狀態(tài)如圖6所示。從圖5和圖6可以看出,當(dāng)a<0時,侵徹所需要的時間要高于對應(yīng)a>0時所花的時間;當(dāng)a<0時,射流的軸向速度高于對應(yīng)a>0時的軸向速度;當(dāng)a<0時,所造成的滑槽寬度均大于對應(yīng)a>O時的滑槽寬度;當(dāng)a<0時,所造成的滑槽體積大于對應(yīng)a>0時的滑槽體積。
4結(jié)論
通過對起爆點(diǎn)誤差5種方案的模擬仿真,可以清晰地得出如下結(jié)論:起爆點(diǎn)位置越靠近中心,其射流的性能保存得越好,侵徹能力較好,相反,起爆點(diǎn)位置越偏離中心,爆轟波形中心的偏移越大,致使所形成的射流有一定的徑向速度,當(dāng)徑向速度和靶板速度方向一致時,在徑向方向上,相對靶板的速度減小,導(dǎo)致射流后期的侵徹能力下降,穿透靶板所花的時間較長,滑槽寬度就越大,造成滑槽體積相對較大,對靶板的損壞就越明顯;而當(dāng)徑向速度與靶板速度方向相反時,在徑向方向上,相對靶板的速度增加,導(dǎo)致射流穿透靶板所花的時間相對較短,滑槽寬度相對較小,滑槽體積也就相對較小,對靶板的損壞就越不明顯,射流的剩余速度保存得相對較好。
5摘要:利用LS-DYNA軟件仿真分析了起爆點(diǎn)偏差對射流侵徹等效斜靶的影響。分析結(jié)果表明:以靶板運(yùn)動方向?yàn)檎?dāng)起爆點(diǎn)偏移量為負(fù)時,射流頭部會形成一個向右的偏移量和徑向速度,與靶板的運(yùn)動方向一致,導(dǎo)致射流后期的侵徹能力下降,穿透靶板的時間較長,造成的滑槽寬度和體積偏大,對導(dǎo)彈的穩(wěn)定性造成一定的破壞;當(dāng)起爆點(diǎn)偏移量為正時,射流頭部會形成一個向左的偏移量和徑向速度,與靶板的運(yùn)動方向相反,造成的滑槽寬度和體積也就相對較小,對靶板的損壞就不算明顯,但射流剩余軸向速度保存得相對較好,為引爆炸藥打下了基礎(chǔ)。
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