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5.2.1 杆条和靶板的接触面积 33
5.2.2 作用在杆端部的靶板抗力与力矩 34
5.2.3 杆端部的旋转 39
5.2.4 杆条跳飞条件 39
5.2.5 计算结果 42
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
1 绪论
为了提高对空中目标（如飞机、导弹等）的毁伤能力，很多地空和空空导弹战斗部采用杆条形破片作为主要的毁伤元素，战斗部的威力与杆条的侵彻能力有关，而杆条破片对目标的蒙皮或结构的侵彻能力与撞靶速度、攻角、入射角、靶板的厚度、材料等因素有关[1]。本课题的主要目的是研究有攻角的杆条破片对薄靶的侵彻过程，分析攻角、入射角等因素对侵彻能力和跳飞的影响，研究成果对杆条类破片战斗部的设计和对目标的效能评估都具有非常重要的参考价值和意义。
1.1 研究背景及意义
在现代战争中，空中目标已经从传统意义上的飞机发展到了包括飞机、武装直升机、战术弹道导弹、低空巡航导弹、无人驾驶飞行器等多种类型。目前各类导弹大都采用低易损性装药，抗燃、抗爆性能优良，特别是撞击感度低,破片打击时不易燃烧或爆轰，引爆战斗部非常困难；而新型作战飞机都配备有高性能通信系统、敌我识别系统、雷达系统、电子防护系统等，对其进行有效的攻击也非常困难。随着各类导弹和新型作战飞机等战场目标防护能力的增强，对付这些空中目标的战斗部也得到很大的发展。但现有大多数地对空、空对空导弹配装的破片式杀伤战斗部，在不增加质量(甚至还有减少的趋势)的情况下，破片总动能及破片数量已难以有效的毁伤目标[2]。
由于杆条破片战斗部与普通破片战斗部相比，具有能量集中性、极强的穿透性；具有较大的质量和速度，打击在目标单位面积上的动能大，因而有较高的侵彻能力；且易于控制飞行姿态，利用破片切割作用,可使目标失效。因此杆式破片战斗部多用于对空中目标进行有效防御和攻击[3]。但杆条破片以一定角度撞击目标时，虽然其总动能较大，但由于作用在目标上的比动能不是非常大，无法引燃或引爆内部装药，此时主要起到切割作用，仅造成目标的结构毁伤；而且杆条破片对目标的侵彻毁伤与一般破片相比有明显的不同，其毁伤机理更为复杂、影响因素更多[4]。此外，杆条破片作为分离杆式战斗部、连续杆式战斗部、离散杆式战斗部毁伤目标的主要毁伤元素，其侵彻能力以及在目标上可能跳飞。因此需要研究杆条破片对靶板的侵彻能力及跳飞条件。
1.2 国内外研究状况
1.3 本文主要研究内容
本文将在分析杆条破片侵彻靶板的各种影响因素基础上应用ANSYS/LSDYNA有限元软件进行数值模拟，然后建立杆条破片侵彻靶板的理论模型，分析杆条破片的侵彻能力、跳飞与杆条入射角、攻角之间的关系及其变化规律。主要研究内容包括：
（1）杆条破片对薄靶的侵彻模型研究；
（2）研究攻角、入射角对杆条破片侵彻能力的影响；
（3）杆条跳飞条件研究；
（4）研究攻角、入射角对杆条跳飞的影响。
2 影响杆条破片侵彻能力的因素及有限元模型建立
2.1 影响杆条侵彻能力的因素分析
杆条破片是离散杆战斗部、连续杆战斗部用来毁伤目标的主要毁伤元素，其侵彻能力以及跳飞条件的研究，是战斗部威力设计的重要参考依据。
当杆条破片以一定的速度撞击靶板时，会出现弯曲、跳飞以及穿透靶板等不同的情况，前者会在靶板上留下撞痕，后者在靶板上出现切口，切口的长度会因杆条破片及入射条件不同而变化。出现上述情况主要与杆条破片、靶板、杆条破片的入射条件等因素有关。杆条破片的因素主要包括杆条的材料性能、长径比、截面形状等；靶板因素主要包括靶板的材料性能、靶板的厚度等；杆条破片的入射条件主要包括杆条的速度ν、攻角β（速度方向与杆条破片之间的夹角）、入射角α（杆条破片速度方向与靶板法线之间的夹角）以及入射面（杆条破片和杆条破片速度方向线所形成的面）与靶面之间的夹角γ等因素。ν、α、β、γ的变化都会影响杆条破片对靶板的侵彻结果。为了阐明各因素之间的关系，建立了杆条破片撞击靶板的关系图，如图2.1.1，各角度的含义均在图中标出。