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4 K型聚能装药结构参数对侵彻体成型影响研究 26
4.1 药型罩结构参数对侵彻体成型的影响 26
4.2 隔板结构参数对侵彻体成型的影响 30
4.3 K装药结构的正交优化设计 34
5 K型聚能装药的侵彻研究 38
5.1 金属射流破甲理论 38
5.2 射流侵彻装甲的数值仿真 41
结论 46
致 谢 48
参考文献 501 绪论
1.1 研究背景及意义
在现代战争中，随着装甲和工事防护技术的发展，成型装药的应用范围日益广泛，使用成型装药技术、装备部队的武器系统主要有反坦克导弹、钻地弹、反机场跑道弹药、反舰导弹、鱼雷。目前末敏灵巧弹药、多功能弹药、串联战斗部是国内外弹药主要发展方向，新型成型装药结构、技术及其潜在应用研究活跃。
由于爆炸反应装甲的出现及装备对破甲弹战斗部构成严重威胁，反应装甲爆炸后其飞板能在射流到达主装甲表面之前，快速连续堵截并消耗大部分射流，同时爆炸反应装甲爆炸后生成的破片和爆轰产物在射流通道上作用也会严重干扰射流对靶板的正常侵彻。为了对付爆炸反应装甲，发展了串联战斗部装药结构。目前大多数串联战斗部为两级串联战斗部，它采用两级引信和两级装药结构。两级装药沿战斗部轴线前后布置，前置装药战斗部口径通常为20mm~50mm,主要用以引爆或击穿反应装甲，以消除其对主装药射流的干扰。串联战斗部根据其对反应装甲作用原理可分为破-破式串联装药战斗部和穿-破式串联战斗部，本文讨论前者。破—破式串联战斗部的关键技术一是主装药的延时起爆控制技术, 如通过延期药和电信号等方式对主装药的延迟起爆时间进行控制, 并需对前后级装药的间隔距离进行精确确定; 二是隔爆防护技术, 为了使后级主装药不受前级装药及反应装甲中炸药爆炸的影响, 通常采用一定的隔爆材料如金属材料或复合材料等防止主装药殉爆, 并需足够的间隔距离, 如在前后级装药之间加一个长探杆的方式等。此外破—破式串联战斗部对装药结构、药型罩材料也有较高的要求。
在破-破式串联侵彻战斗部的研究中，射流的研究是很重要的一部分。射流主要指空心装药破甲弹在击中目标爆炸时，金属药型罩在高温高压下被熔化形成的射向目标表面的液态金属流。药形罩的形状是多种多样的，有圆锥形、喇叭形、球形等。其中球罩结构简单，加工容易。从高速摄影和数值分析的研究可知，无论球罩的罩顶高度多大，在运动中都将发生翻转，罩体组成微元在成型过程中一直保持连续，没有锥角罩中出现的单元重组过程。同时，经文献资料了解，药型罩采用铜材料使得射流在拉伸变形前满足超塑性条件。在具备理论的前提下，主要通过仿真观察药型罩形成射流的过程，得出性能较好的射流。
K型聚能装药是一种高效、低长径比的射流装药，产生的射流速度高、质量大、侵彻能力强，既可用于反坦克武器系统，摧毁反应装甲和陶瓷装甲，也可作为串联战斗部的前级装药，为后级装药开辟侵彻通道。目前对公开发表的资料中，仅有实验结果，没有设计思想、原理、方法以及实验装置方面的内容。K装药长径比低于1，采用铜或钼药型罩和环形起爆方式，射流质量超过药型罩的80％，铜和钼射流头部速度最高分达11和12 km／s，杵体小且分散，不会堵塞侵彻通道，作为反装甲串联战斗部的前置装药，对后置主装药破甲影响小。K装药适于攻击多种目标，如间隔装甲、陶瓷装甲、反应装甲、轻型复合装甲，水介质目标以及混凝土目标。在20倍口径炸高条件下，对均质装甲钢(RHA)可以达5倍装药口径的穿深，用于鱼雷战斗部，穿透1m的水介质和几层钢后，38mm的装甲钢板上的孔径可达到装药口径的(20～25)％。与传统聚能装药相比，K装药具有更高的能量利用率、更好的能量分布和更均匀的侵彻孔，如图1所示，其中p为侵彻深度，r为侵彻孔轴向尺寸。K装药将80％以上的药型罩转换为速度大于2 km／s的射流，炸药能量利用率为(17～20)％，其中85％用于侵彻目标，侵彻孔均匀；普通聚能装药仅将(15～20)％的药型罩转换为速度大于2 km／s的射流，炸药能量利用率为(10～13)％，其中15％用于侵彻目标，侵彻孔前小后大。