强磁场与聚能装药耦合特性研究
发布时间：2020-04-15 23:40
【摘要】：强磁场耦合聚能装药技术是提高聚能装药侵彻能力的一个非传统技术。它创新性地采用在聚能射流惯性拉伸阶段的不同时期施加强磁场的方法,利用电容器作为整个耦合系统的能量源供能螺线管产生轴向低频强磁场,进而在聚能射流通过螺线管时与预先加载产生的强磁场基于电磁感应定律而发生耦合作用,改善聚能射流内部应力-应变状态,从而延缓聚能射流的断裂;强磁场的耦合作用也有效抑制和修正了断裂聚能射流颗粒的翻转和偏移,使断裂后的聚能射流颗粒仍保持在同一轴线上。强磁场对聚能射流以上两方面的耦合作用增加了聚能射流的有效长度,从而有助于提高其侵彻能力。同时,强磁场对聚能射流的耦合作用还可有效提高其轴向速度,使得聚能射流具有更高的轴向速度,也将有助于其侵彻能力的提高。强磁场耦合聚能装药的相关研究成果对未来大威力、新型破甲战斗部的研发和设计提供理论指导和试验依据。本文研究的主要内容包括:(1)强磁场延缓聚能射流断裂机制的研究基于不可压缩完全塑性模型以及电磁感应定律,推导得到了强磁场耦合作用下聚能射流径向速度表达式,并且根据强磁场与聚能装药耦合系统的放电电流特性结合螺线管内部磁场分布理论,得到了聚能射流不同速度单元通过强磁体时所经历的磁感应强度。顺序利用等效电路模型、磁场计算模型和强磁场作用下聚能射流的形变模型,从而建立强磁场延缓聚能射流断裂的理论模型。(2)强磁场作用下聚能射流极限拉伸系数的研究聚能射流的极限拉伸系数是衡量其拉伸程度与断裂特性的重要参数之一。在聚能射流拉伸过程中材料的运动方程以及塑性失稳条件基础上,研究了聚能射流在强磁场中的拉伸规律,建立了聚能射流在强磁场耦合作用下其拉伸系数计算的理论模型,并结合试验对理论计算进行对比分析,这为强磁场增加聚能射流稳定性的进一步研究提供了指导。(3)强磁场对翻转聚能射流颗粒的抑制作用研究聚能射流在自然状态下发生断裂后并不是沿轴线一致排列,而会发生一定的翻转和漂移,本文采用理论、仿真以及试验相结合的方法详细研究了强磁场对聚能射流颗粒翻转的抑制作用。基于断裂射流颗粒发生小角度翻转情况,根据磁荷理论建立了聚能射流颗粒在强磁场中翻转运动的理论模型。同时,利用Ansoft Maxwell软件,对不同翻转角度、不同材料的聚能射流颗粒在强磁场中的受力状态进行了仿真分析,最终获得了不同材料的聚能射流颗粒在强磁场中的受力随翻转角度的变化规律。(4)强磁场对聚能射流轴向加速效应研究本研究对强磁场耦合聚能装药过程中由螺线管产生的强磁场进行了重新分析,同时考虑了轴向以及径向两个方向的磁感应强度分量。基于高斯定律、电磁感应定律以及牛顿第二定律,建立了用于描述外加强磁场致使聚能射流在轴向方向加速的理论模型。(5)强磁场耦合聚能装药的试验研究为了综合评价强磁场与聚能装药的耦合特性,分别进行了侵深(DOP)试验和X光试验,这些试验可分为原理探索性试验以及系统优化试验。原理探索性试验主要验证了技术概念,确定可行性并认识可能出现的宏观现象。系统优化试验主要是通过理论计算合理优化了聚能装药起爆时间和系统电路导通时间,改善了强磁场与聚能装药的耦合时序,使聚能射流能够与系统产生的强磁场进行有效、充分的耦合作用,最终通过侵深试验验证了理论模型。另外,对不同炸高下有、无外加强磁场作用的聚能射流侵彻能力进行了测试,并根据试验结果拟合得到两种情况下聚能装药的炸高曲线。相关的试验结果可为大威力、新型破甲战斗部的设计与研究提供理论依据和相应的技术支撑。
【图文】：
１．２．１聚能装药战斗部逡逑聚能战斗部经过一百多年的发展和大量研宄己经取得了诸多研究成果。聚能射流逡逑（ＳＣＪ）作为传统聚能装药的一种，见图１．１，由于其自身具有很多优点，因此在军事和工逡逑业等领域有着广泛的应用。聚能射流一般具有５０００－１００００邋ｍ／ｓ的头部速度，其杵体速度逡逑约５００－１０００ｍ／ｓ。由于聚能射流头尾存在速度梯度，经过一定的拉伸变形后，即会出现逡逑塑性失稳，导致其有效作用范围相对较小，只有在最佳炸高下才能发挥较好的侵彻性能，逡逑但随着炸高的增加，聚能射流由于出现颈缩、断裂以及断裂后的翻转和偏移，从而导致逡逑其侵彻能力急剧下降。聚能射流的固有特点在很多方面限制了其在武器平台上的广泛应逡逑用。逡逑图１．１聚能射流成型形态逡逑为了掌握聚能射流稳定性的影响因素从而改善其稳定性，国内外许多学者对聚能射逡逑流的稳定性进行了全面详细的研究［Ｉ（Ｗ９］，并取得了一定的成果。由于聚能射流自身的特逡逑性，传统方法对其稳定性的改善能力十分有限。然而随着防护技术的不断提高，聚能装逡逑药侵彻威力的提高又是亟待解决的重点和难点问题。在这种形势下
渐增加；当炸高X椉拥揭欢ㄖ凳比绻绦黾樱蚱淝殖剐芑崴嬷陆怠＞勰茏耙┣皱义铣股疃鹊淖畲笾道砺凵铣鱿衷诰勰苌淞魍耆狭训氖笨獭Ｓ捎诙狭押蟮木勰苌淞骺帕；徨义铣鱿制啤⒎仁认窒螅贾缕淝殖鼓芰λ嬲ǜ叩脑黾蛹本缦陆担迹保参勰苌溴义狭鞫狭咽笨痰模毓庹掌Ｖ谒苤芏嘤糜谥谱饕┬驼值牟牧希诟呶隆⒏哐埂⒏咚馘义锨榭鱿卵箍逍纬删勰苌淞魇保急硐殖黾蟮难诱剐裕庑┎牧显诰蔡焯跫拢义贤荒鼙硐殖龆焓钡难诱剐浴５侥壳拔梗捎诙圆牧闲阅茉诟咚僖约熬蔡藉义现智榭鱿卤硐殖龅牟煌匦悦挥行纬赏暾睦砺厶逑担贾录扑慊哉媸登榭龅哪Ｄ庖插义鲜艿搅撕艽蟪潭鹊南拗疲佣彩沟镁勰苌淞鞯亩狭鸦票涞酶丛印Ｄ壳把绣尘勰苠义仙淞髯畛Ｓ靡彩亲羁煽康氖侄渭磁纳悖毓庹掌＞勰苌淞鞯亩狭咽奔淇梢愿荩毓馐靛义涎槭菔褂貌煌拇矸椒ɑ竦茫渲凶畛Ｓ玫姆椒ň褪歉菥勰苌淞魍凡亢退俣茸钚″义系木勰苌淞骺帕５南喙夭问辞蠼饫奂粕淞鞫狭咽奔洌勰苌淞骼奂贫狭咽奔涫峭ü义仙淞髯艹ざ瘸陨淞魍凡亢妥钚∷俣戎钏
本文编号：2629127
【图文】：
１．２．１聚能装药战斗部逡逑聚能战斗部经过一百多年的发展和大量研宄己经取得了诸多研究成果。聚能射流逡逑（ＳＣＪ）作为传统聚能装药的一种，见图１．１，由于其自身具有很多优点，因此在军事和工逡逑业等领域有着广泛的应用。聚能射流一般具有５０００－１００００邋ｍ／ｓ的头部速度，其杵体速度逡逑约５００－１０００ｍ／ｓ。由于聚能射流头尾存在速度梯度，经过一定的拉伸变形后，即会出现逡逑塑性失稳，导致其有效作用范围相对较小，只有在最佳炸高下才能发挥较好的侵彻性能，逡逑但随着炸高的增加，聚能射流由于出现颈缩、断裂以及断裂后的翻转和偏移，从而导致逡逑其侵彻能力急剧下降。聚能射流的固有特点在很多方面限制了其在武器平台上的广泛应逡逑用。逡逑图１．１聚能射流成型形态逡逑为了掌握聚能射流稳定性的影响因素从而改善其稳定性，国内外许多学者对聚能射逡逑流的稳定性进行了全面详细的研究［Ｉ（Ｗ９］，并取得了一定的成果。由于聚能射流自身的特逡逑性，传统方法对其稳定性的改善能力十分有限。然而随着防护技术的不断提高，聚能装逡逑药侵彻威力的提高又是亟待解决的重点和难点问题。在这种形势下
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