管-桿伸出式侵徹體侵徹機(jī)理及相關(guān)問題研究.pdf

1、新型、高效的侵徹體結(jié)構(gòu)是動(dòng)能彈的重要發(fā)展方向，管—桿伸出式結(jié)構(gòu)侵徹體作為一種新異形侵徹體，既可有效避免大長徑比桿式彈所引起的一系列問題，又能帶來穿甲威力增益，在穿甲領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。文中針對該型侵徹體，采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究的方法，分別對該侵徹體垂直侵徹、斜侵徹均質(zhì)裝甲鋼靶，以及其頭部結(jié)構(gòu)相關(guān)侵徹問題與其侵徹增益情況進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文的研究工作對侵徹毀傷評估、新型動(dòng)能武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。
　　本文

2、主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)進(jìn)行了管—桿伸出式侵徹體垂直侵徹機(jī)理及特性研究。
　　基于桿式侵徹體的A—T模型，結(jié)合伸出式侵徹體的結(jié)構(gòu)特征，并考慮了侵徹過程中的絕熱剪切機(jī)制，建立起管—桿伸出式侵徹體垂直侵徹半無限均質(zhì)靶板簡化理論模型。在1300～1800m/s速度范圍內(nèi)，通過理論模型計(jì)算，得出不同侵徹階段侵徹體的剩余速度、剩余長度及侵徹深度的變化情況。同時(shí)，開展了相應(yīng)數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究，理論計(jì)算結(jié)果與另外兩者吻合

3、較好。并從仿真與試驗(yàn)結(jié)果分析中，闡述了該侵徹體侵徹過程中特有的物理現(xiàn)象與其彈坑形成機(jī)制，以及侵徹過程中產(chǎn)生侵徹增益的相關(guān)因素。
　　(2)進(jìn)行了管—桿伸出式侵徹體斜侵徹機(jī)理及特性研究。
　　根據(jù)在不同侵徹階段對侵徹體的受力分析，結(jié)合侵徹體在侵徹過程中質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程、繞質(zhì)心的擺動(dòng)方程，建立了管—桿侵徹體斜侵徹有限厚均質(zhì)靶的分析模型。對靶厚60mm著角45°、60°的情況，分別進(jìn)行了理論模型及數(shù)值模擬計(jì)算，得出了兩種情況下的極限穿

4、透速度、剩余速度隨著速變化規(guī)律以及其它侵徹特性。并對著角45°情況進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，在管體組件侵深、桿體侵深及貫穿靶后剩余質(zhì)量方面，理論模型、數(shù)值模擬及試驗(yàn)三者結(jié)果均具有較好的一致性。基于上述斜侵徹有限厚靶分析模型，建立了該侵徹體斜侵徹半無限厚靶分析模型。在著角45°、60°下，對其斜侵徹半無限厚靶板進(jìn)行了理論模型及數(shù)值模擬計(jì)算，得出侵徹深度隨著速的變化規(guī)律以及侵徹路徑特性。此外，本章還探究了攻角對該型侵徹體斜侵徹的影響。
　　(3

5、)進(jìn)行了基于頭部結(jié)構(gòu)侵徹對不同類型靶板問題研究。
　　為進(jìn)一步提升伸出式侵徹體的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，對頭部結(jié)構(gòu)侵徹不同類型靶板的系列問題進(jìn)行了研究。在垂直侵徹情況通過半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算，得出四種典型剛性頭部結(jié)構(gòu)之中卵形頭部的侵徹效率最高。對五種侵蝕頭部結(jié)構(gòu)斜侵徹有限厚靶板進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明截錐形頭部最具優(yōu)勢。對四種侵蝕頭部結(jié)構(gòu)斜侵徹三層層合靶的進(jìn)行了探究，得出鋁風(fēng)帽穿甲塊頭部結(jié)構(gòu)最為高效，并對其產(chǎn)生優(yōu)勢機(jī)理進(jìn)行了分析。對截錐形侵蝕頭部基于

6、薄金屬靶的跳飛情況進(jìn)行了研究，基于Tate跳飛模型，考慮靶板厚度因素對其進(jìn)行了修正。
　　(4)進(jìn)行了管—桿伸出式侵徹體的侵徹增益研究。
　　通過對該伸出式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵徹增益機(jī)理的描述和分析，利用管體相對于桿體的侵深折合系數(shù)和桿體侵徹深度的經(jīng)驗(yàn)公式，推導(dǎo)出伸出式侵徹體垂直侵徹半無限厚靶板的侵深增益分析模型。通過模型計(jì)算及數(shù)值模擬分別得出該侵徹體對基準(zhǔn)桿垂直侵徹半無限靶板侵深增益隨速度的變化規(guī)律。在三種著角條件下，對伸出式侵徹體