爆炸成形弹丸（EFP）飞行稳定性研究(5)

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第2章为本论文研究内容的理论支持。分别从EFP战斗部成型理论和设计、ANSYS/LS-DYNA和FLUENT的仿真原理入手进行了较为详细的阐述。

第3章为对爆炸成形弹丸成型的仿真研究。试验研究了不同结构的成型装药对EFP成型的影响，分析了各个结构参数对其影响规律，获得了在单点起爆方式下可形成较佳成型形态尾裙式EFP的成型装药战斗部结构。

第4章为EFP战斗部在大炸高条件下的气动性分析。将上一章得到的气动外形良好的EFP导入FLUENT进行气动性的分析，研究其飞行稳定性，即可得到成型最佳的参数组合。

第5章为结束语。总结了本文的主要研究工作和所取得的研究成果，并提出了本文中存在的不足之处。

2 EFP成型的数值仿真研究

2.1 引言

目前，较为先进的EFP战斗部设计方法是采用近似公式或经验法，一文、二文或三文编码，以及实验法等多种设计方法相结合的综合方法。该方法主要有确定设计目标和具体要求、理论和经验分析初步设计、数值模拟反馈设计、实验检验优化设计几个基本步骤，其中数值模拟是必不可少的关键步骤。广义上说，计算机模拟是一种有效而经济的试验，它的边界条件和初始条件是可控的，而且可以连续动态地、重复地显示事物的发展过程，因而提供了一种便于对试验结果进行深入分析和了解的方式，对科学研究具有重要的作用。

利用现有的计算方法和材料模型，可以较准确地模拟EFP的成型过程、飞行稳定性，数值模拟计算结果对EFP战斗部设计具有重要的参考价值。设计人员可以根据模拟计算结果对原设计方案进行调整，直至模拟计算结果较为满意再进行实弹实验，这样就大大缩短了研制周期，节约了研究经费。由于目前材料在大应变、大应变率、高温、高压下的动态特性研究还很不充分，不能给出足够准确的定量描述，现有的计算方法也有待进一步改善，使得数值模拟技术仍具有一定局限性，模拟计算尚不能足够准确地预测实弹试验结果。因此，还必须通过实弹试验检验设计的准确性，并利用实验结果进一步优化设计。

图2.1 仿真模型网格划分示意图

2.2 EFP战斗部成型理论和设计

2.2.1 EFP的成型理论

对于EFP成型原理的研究现在已经非常成熟，即EFP成型过程可近似分为两个阶段。第一阶段为高能炸药驱动加载阶段，即高能炸药起爆产生的冲击波对药型罩的瞬时冲击作用，此时药型罩自身变形较小；第二阶段为药型罩自身变形阶段，这个阶段是由药型罩内部微元间的速度梯度引起的，这种速度梯度是由于爆炸冲击波冲击药型罩的持续时间、角度和压力不同所造成的。试验研究发现，不同的装药结构、不同的药型罩结构形式和药型罩材料等因素都将影响药型罩内部微元获得的初始速度，对EFP的成型和侵彻破坏能力有很大的影响。要设计出能有效侵彻目标的EFP战斗部，必须先分析EFP的成型理论及特性。

2.2.2 EFP的成型模式[4]

不同装药结构的EFP战斗部，其药型罩将以不同的模式被锻造成型。一般认为EFP有三种基本的成型模式，即：向前压合型(Forward Folding)、向后翻转型(Backward Folding)和介于这两者之间的压垮型(Radial Collapse)。这些成型模式直接决定了EFP的外形，即带扩展尾部的杆状、杆状和球状。图2.2、图2.3、图2.4分别表示了这三种模式的成型过程。在设计EFP战斗部时，要根据目标的特性和武器的主要任务来选择适当的成型模式。

图2.2 向前压合型