2 杀爆弹破片形成分析的基本理论
2.1 弹丸的杀伤效应、破碎机理与杀伤威力
榴弹是一类利用火炮将其发射出去,完成杀伤、爆破、侵彻或其它作战目的应用广泛的弹药。杀伤爆破弹、杀伤弹、爆破弹统称为榴弹。榴弹爆炸时,壳体形成大量高速破片,对其周围的有生力量、技术装备等目标的毁伤作用称为杀伤效应。分析研究此效应的目的是为了确定不同炸药装药、不同结构的弹丸或战斗部爆炸时产生的破片尺寸、形状、速度与其空间分布的规律以及控制的方法,进而提高弹丸或战斗部的杀伤威力。
引信起爆炸药后,炸药装药全部爆轰完毕约需几十微秒。爆炸过程中生成的爆轰产物作用在弹体壁上,使其快速膨胀变形[21]。当变形达到一定程度时,弹体内部最薄弱环节处首先形成裂纹,并逐步扩展。由于爆轰产物继续膨胀做功,弹体变形逐渐增大,不断产生新的裂纹。当这些裂纹彼此相交后,弹体形成了破片。普通钢制弹体约膨胀到原直径1.75倍时形成破片。弹体金属的破坏是以剪切的形式出现,方向与法线成45°。
分析爆炸过程,可得出以下几点结论:
(1) 从整个变形情况看,可认为弹丸的爆轰是在瞬时完成的
(2) 圆柱部的破片形成最早,形状为长条形,大小比较均一,速度较大且沿弹轴法向飞散。
(3) 弹尾部破片大小、形状、速度都不太均一。
(4) 头部破片较圆柱部小,大小也不均一。
杀伤爆破弹的威力可通过杀伤面积来衡量。对于一定目标和射击条件,弹丸的杀伤面积取决于破片初速、块数、破片质量分布;而这些破片参量又取决于弹丸结构。。
2.2 破片质量分布计算方法
爆炸时弹丸壳体破碎与弹体结构、装药种类和方式、弹体材料等有着直接关系,但是初始裂纹的形成却由很多随机因素影响。因此目前没有准确且简单的理论计算公式。所以一般采用经验公式。一般我们采用的是莫特(Mott)公式、板口公式以及苏炮兵科学研究院公式。
2.2.1 莫特公式
莫特(Mott)公式:莫特公式主要是根据弹丸的壁厚程度不同分为两种情况讨论。
对于非预制破片薄壁的弹体,莫特公式认为其符合二文随机破碎结果,质量分布可用如下公式:
N(m )=Ae (2-1)
N(m )表示质量大于m (kg)的破片数;
= , 为破片平均质量(kg);A为常数
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