AUTODYN155预制破片弹的设计与威力分析(2)

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通过对爆炸应力波传播规律的分析，增大自然破片杀伤弹的威力主要改进方法是，在弹体外(或内)表面上按照预先的改进方案在壳体上刻出相应的纹路, 从而在自然破片弹弹体爆炸后能得到形状和质量可控的破片，这是一种方法。也可以采用激光束或等离子束等区域脆化法, 在弹体的适当部位制造出区域脆化网纹, 从而确保弹体在爆炸后按照预定规律破碎从而产生可控破片。预控破片战斗部采用壳体刻槽、炸药刻槽或增加内衬等技术措施,使壳体局部强减弱,控制爆炸时的破裂部位,从而形成破片，且形成的破片大小均匀，形状基本规则。【2】

相比之下，预制破片杀伤战斗部是预先把设计生产好的破片和炸药装填在战斗部的薄壳空腔中。当炸药爆炸，释放出的能量一些用于壳体的变形、破碎和破片的飞散，剩下的能量用于爆轰产物的膨胀以及空气冲击波的形成。预制破片战斗部在空中爆炸后，能和自然破片共同形成一个密集度较高的破片群，破片群拥有较大的动能，能够密集打击目标。

预制破片战斗部的优点为以下几方面：首先是加工成形性非常好，可以把壳体内壁（外部）加工成想要的需要的外形，从而满足各种飞散特性要求；其实是破片的存速能力强；然后是可以任意调整预制破片的形状和大小参数，并且可以进行任意选择、搭配，以满足设计需要；最重要的是破片可以采用各种不同的材料，或者在预制破片内部放置含能材料，从而提高破片的杀伤效能。

预制破片战斗部威力研究、发展方面，国内国外多侧重于预制破片战斗部总体和破片控制技术的研究，采用不同的方法和技术措施，增大对目标的毁伤能力，总结起来主要包括如下几个方向：

（1）提高破片的侵彻能力；

（2）采用定向技术提高破片密度；

（3）采用含能新型破片。

其中含能破片作为一种新型的预制破片，它对战斗部具有很强的引燃和引爆能力，国外在对此方面已作了很深入的研究探寻工作，并且研制了三种类型的含能破片：第一类是预制破片本身使用如铝这类的活性材料。当战斗部爆炸或者撞击目标时，材料被激活，并释放能量引燃、引爆战斗部；第二类是在预制破片内装填金属的氧化物，因为金属氧化物多是易燃且内能高，战斗部爆炸时，引燃金属氧化物，并且通过延时引信控制技术，使其在侵入战斗部内部才引爆炸药，达到更好的毁伤效果；第三种是在破片内装填炸药，并放置延时控制装置，当破片侵入战斗部时，破片爆炸引爆目标战斗部，使战斗部能更好的控制在目标前方爆炸。含能破片能够高效毁伤导弹目标，在国内外受到高度重视[3]。

1.2 发展趋势及国内外研究现状

1.2.1 预制破片在未来的发展和应用

1.2.2 预制破片弹的实例

1.3 本设计的难点与解决方法

课题为155预制破片弹的设计，要穿透10m处的5mm厚钢板，并且战斗部密集杀伤半径不小于25m。已知原始数据：预制破片弹口径155mm，破片形状主要考虑球形、立方体。本课题的技术和论文要求为：（1）建立预制破片战斗部模型并进行数值模拟计算；（2）得到预制破片各结构参数对破片飞散的影响规律；（3）设计预制破片战斗部结构；（4）用有限元仿真软件对典型因素数值分析；（5）对仿真结果的分析，并得出合理的规律性结论。

首先，这个课题主要研究的是预制破片弹对目标的毁伤效应，这就涉及到《弹丸终点效应》一书中的许多感念。最先要了解学习的就是弹丸破碎机理，以及破片数与破片的质量分布。重难点就是155预制破片弹仿真模型建立，用PRo/E进行数值模拟，大致模拟出弹丸形状数据，并在内部设置预制破片，并对破片的材料，形状，大小进行分析，把弹丸的结构特征量算出来。然后进行稳定性校核。稳定性校核通过后，进行内弹道、以及外弹道的计算。最后进行发射强度的校核，完成尺寸设计，理论分析完成后还可以用autodyn进行仿真研究，对所作的理论分析进行验证。