小口径榴弹战斗部威力增强研究

发布时间：2020-05-06 06:32

【摘要】：战斗部作为弹药毁伤目标的最终毁伤单元,如何提高其威力是武器研究的重要方向。破片战斗部作为常规武器战斗部的重要组成部分,增强破片毁伤元的毁伤能力是本课题的重要研究内容。本文以小口径榴弹战斗部为研究对象,对影响破片杀伤性能的因素(破片初速、破片均匀性、破片飞散角),逐一进行了理论分析。通过改变装药形状及优化装药长径比使破片初速增加;依靠优化刻槽参数改善破片均匀性;为了增大破片的杀伤面积,提出了在波形控制器原理的基础上利用高低爆速炸药组合形式增大破片飞散角;改变战斗部弹底和弹顶结构形式形成全向破片的四种途径的威力增强方案。并采用数值模拟的方法对所设计的威力增强方案进行了仿真研究分析,确定了战斗部的最终设计方案,并进行了样弹的破碎性试验。主要的研究内容与结论如下:1)研究了球形装药与不同长径比圆柱形装药在起爆后,冲击波超压峰值在空气域中的传播变化,得到了超压峰值随长径比变化的变化规律:球形装药在相同的比例距离处超压峰值基本不变,圆柱形装药在相同比例距离处,轴向和径向超压峰值不同。径向方向,超压峰值与长径比呈正比,最大值与最小值相差11%,轴向方向,超压峰值与长径比呈反比,最大值与最小值相差60%。2)利用简化模型,使用AUTODYN进行仿真计算,得到了内、外刻槽壳体的断裂规律,在相同条件下,外刻V型槽壳体破片更有利于获得更大能量;用正交实验的方法研究分析刻槽深度,刻槽间隔,刻槽角度对破片形成的影响,发现对破片的形成影响较大的因素是刻槽深度,为得到均匀一致的破片可以选择刻槽深度1/3壁厚,刻槽角度为60,刻槽间隔1.25倍壁厚刻槽参数。3)用数值模拟的方式分析夹层装药对破片空间分布的影响。确定夹层装药种类和适宜的装药比例后,得到了小口径战斗部的总体设计方案,并进行仿真分析,结果表明:在战斗部侧向上,夹层装药的飞散角小于中心起爆飞散角,大于端面起爆飞散角,增大了杀伤面积;在战斗部头部和底部,受刻槽影响,形成了一定数量的破片,且夹层装药战斗部形成的破片更均匀,增加了战斗部的全向杀伤能力。在统计形成破片质量方面,仿真结果与试验结果在质量大于0.15g的破片统计中相差不大,而在低于0.15g的破片数中出现差距,但破片整体的趋势分布与真实试验相符。仿真结果与依据研究内容所设计的样弹实验结果具有一致性,证明了本文所采用的威力增强方案的准确性,所获得的研究方法与结论可为同类型弹丸设计提供参考依据。
【图文】：

图 2.1 各种小口径榴弹：符合北约标准化协定要求的迪尔 40 x53 mm 高爆一预制破片杀伤弹被配弹发射器。它的特征包括：安装于弹头的起爆引信带有自毁装置; 命中精度杀伤破片壳体和有效的战斗部装药;外弹道特性优良。发射后，依靠加速作距离 18 米之外解除引信保险。对于榴弹战斗部，最为重要的部分位于榴证破片的良好分散特性，会在榴弹内侧加装衬套，外部装有 1450 枚预制破伤破片的效应。时[7]: FN 公司研制了最早的破甲杀伤两用榴弹。在传统 AP32 Z 式枪榴弹发了 AP32 ZA 式枪榴弹，保留其基本尺寸 40mm 不变，采用空心装药，壳体换成嵌有直径为 3.2mm 钢珠的全预制破片壳体，破片数目达到 1050 增强了杀伤威力。研发的另外一个型号 AP32 ZB 式枪榴弹，保留了 ZA 式质量，去掉了空心装药，仅作为一种普通的杀伤性武器，不过预制破片了 200 个，在面对特定目标时，杀伤威力进一步提高。

图 2.3 破片飞散角计算示意图假定 AB 段只改变方向，不改变长度，，在等腰三角形 ABC 中，根据正弦定理得 1sinsin2AC AB （2-2）即 2sin2ACAB （2-3）假设 A 至 C 的平均速度为0/ 2fv ，炸药的爆轰波速为 D,则sinD tAB （2-4）02fvAC t （2-5）将式（4.1.4）和式（4.1.3）带入式（4.1.2）得0sin sinfv （2-6）
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ410.33

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本文编号：2650842