横向效应增强型双模毁伤元的数值模拟研究

摘要

目标多样性是现代高科技战争的发展趋势，而传统聚能装药战斗部形成毁伤元的单一性使其应用范围受到较大限制。为了实现聚能装药战斗部毁伤元种类和毁伤机理多样化，以满足各种作战需求，多模战斗部便应运而生。通过引信等装置实现不同的起爆方式，使同一战斗部形成不同模式的毁伤元，从而针对性地攻击目标。横向效应增强型双模毁伤元可分别对轻型、重型装甲目标进行有效的毁伤，且有着较好的扩孔与后效杀伤能力。本文采用数值模拟方法对横向效应增强型双模毁伤元的成型与侵彻性能开展研究，研究的主要内容和成果包括: (1)提出了一种横向效应增强型双模战斗部结构方案，通过在双层药型罩的外层罩外壁表面刻槽、添加贴片，采用内层低爆速、外层高爆速的复合装药与隔板一同调控爆轰波形，最终形成了横向效应增强型双模毁伤元:内层装药底端中心点起爆形成具有横向效应的PELE毁伤元，外层装药底端中心点起爆形成具有横向效应的EFP毁伤元。对双模毁伤元成型和侵彻的过程进行了数值模拟研究，得到了成型与侵彻性能良好的毁伤元。 (2)建立了复合装药结构的有限元模型，运用数值方法直观地对比了爆轰波在单一装药与复合装药结构内部的传播过程，并选取爆速差不同的两组内、外层装药，对比了复合装药结构的爆轰波形状与毁伤元成型。 (3)通过数值模拟方法研究了隔板距外层罩顶部距离与隔板直径对横向效应增强型双模毁伤元成型的影响规律。研究结果表明:随着隔板距外层罩顶部距离越远，EFP毁伤元的长度、长径比与头部速度均越大，PELE毁伤元的长度与长径比先增大后保持不变，头部速度逐渐增大;随着隔板直径增大，EFP毁伤元的长度、长径比与头部速度均增大，而隔板直径的变化对PELE毁伤元的成型参数几乎没有影响。 (4)通过数值模拟方法对外层罩材料分别采用紫铜、4340钢，内层罩材料分别采用2024铝、尼龙、特氟龙时，横向效应增强型双模毁伤元的成型进行研究。得到内、外层罩材料取不同组合时双模毁伤元的成型过程和速度云图，并计算出各个毁伤元的长度、长径比、头部速度与头尾速度梯度。 (5)通过数值模拟方法研究了内、外层罩采用不同材料组合时，横向效应增强型双模毁伤元对有限厚度靶板的侵彻性能。研究结果表明:无论是PELE模式毁伤元侵彻薄靶还是EFP模式毁伤元侵彻厚靶，外层罩材料为4340钢、内层罩材料为2024铝时，毁伤元着靶时的速度梯度均最小、成型相对较快，且对靶板的开孔也最大。