子弹引信结构优化设计的数值模拟分析

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某迫弹引信适用于某火箭弹引信的改进性设计研究

某迫弹引信适用于某火箭弹引信的改进性设计研究引信和战斗部作为弹药武器系统的重要组成部分,引信是战斗部能够发挥最大毁伤作用的关键,其与战斗部构成了一个有机结合的整体,因此引信和战斗部之间的协调配合十分重要。

引信子系统只有与其它相关子系统在多方面取得适配关系,才可能使得弹药武器发挥出应有的作战效能。

本文从引信所配用弹种的弹道环境进行对比分析,采取系统分析与系统设计的方法,以提高武器系统整体效能为目标,以保证弹药安全性和可靠性为基本点,从弹药武器功能体系结构的角度详细分析了引信与战斗部之间的任务与功能适配等方面的具体关系,分析了迫弹引信通过改进设计适用于某火箭弹的可行性。

炮射穿甲爆破弹弹底引信前冲过载系数仿真方法

陈勇军，王雨时，闻泉
（南京理工大学机械工程学院。江苏南京２１００９４）
摘要：针对小口径穿甲爆破弹引信前冲过载的问题，提出了运用显示动力学有限元分析软件ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－
ＤＹＮＡ对３０ｍｍ小口径穿甲爆破弹侵彻靶板过程进行数值仿真，从而得到弹丸碰靶过程中引信前冲过载系数
的方法。该方法可以得到弹丸着角、着速、靶板厚度以及靶板材质对弹丸和引信前冲过载的影响。仿真结果表
明：在侵彻过程中弹丸前冲过载较大，可达到几十万ｇ；弹丸最大前冲过载随着着角的增大而减小；弹丸最大前
冲过载与靶板厚度成正比；靶板材质对弹丸前冲过载也有影响，弹丸碰击相同厚度的四种不同材料靶板时最大
ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｆｕｚｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆａｓｍａｌｌｃａｌｉｂｅｒａｒｔｉｌｌｅｒｙａｍｏｒｕｒ－ｐｉｅｒｃｉｎｇｈｉｇｈ－ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＡＮＳＳ７ＬＳ－ＤＹＮＡ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｃｏｕｌｄｇａｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｐｒｏ］ｅｅｔｉｌｅａｎｇｌｅｏｆａｔｔａｃｋ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔａｒｇｅｔｏｎｓｅｔ－ｆｏｒｗａｒｄｏｖｅｒｌｏａｄｏｆｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅａｎｄｆｕｚｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｓｅｔ－ｆｏｒｗａｒｄｏｖｅｒｌｏａｄｏｆｐｒｏｊｅｃ —

子弹药落地冲击响应数值模拟及实验验证

件下撞击混凝土介质冲击过载一时间历程曲线。由图３看出，０ｍｓ为计算初始时刻；２ｍｓ时子弹较低一侧撞击混凝土介质，对应图４冲击过载曲线第一个波峰；３．５ｍｓ时子弹因翻转另一侧撞击混凝土，产生图４对应的第二次波峰，该碰撞峰值过载远比第一次小，故本文只对第一次冲击过载进行对比分析；９．５ｍｓ时子弹反弹，此时弹靶碰撞 ■ ～一一一一过程已完一～～；一～成；５５ｍｓ时子弹在反弹过程中由于具有旋转角速度，子弹姿态较初始时刻有明显翻转；７５ｍｓ时子弹完全翻转且逐渐减速
图２不同落角子弹跌落计算模型
Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｓｕｂｍｕｎｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｇｌｅｓｏｆｄｒｏｐ
中图分类号：ＴＪ４１０．１文献标识码：Ａ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｆｏｒｉｍｐａｃｔｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｕｂｍｕｎｉｔｉｏｎｓｄｒｏｐ
但近年来国内外在民用方面针对如何提高产品抗跌落
冲击的本质耐撞性能进行了大量研究，应用有限元仿
基金项目：国防基础科研基金（Ｂ１０２００６０３５７）

引信建模的弹道仿真试验设计

Ｔ二ｂ＋ｂ
其中 ‘ 时视度视径，丙，１，－为归数。变ｗ为、刻速和路场ｉ，０，回系自盘叭的可用步回的法二２ｋ选择逐归方。通干弹真获与吼．１，－的组表值，此可得｝ｊ。，，的计乌从仿可得Ｔ过扰道ｊ，－，多现据获，， … ｋ估。二２－ｋ二１
分方程可表示为：
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奋，二ｙ是的函数；为弹道特征盒，７定义为：
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图Ｉ坐标系示愈图
式Ｐ空密，高的数即二（，石石砰－：球径＆为力速分中为气度是度函，ＰＰ）二兀百ｈｈＲＲ地半１＆重加度ｏＤ为，
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则。二１ｒ、‘ ｏｈ一－｝
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其中殊，．表示正态分布函数刚的反函数。（）
（ｌ３）（ｌ’）
本取。１按正设理ｂ，交计原［造７素１平的交计值表，有３种组况。文＝９］构因９水正设取共６取值合情将１
方［选九变它是：的速ｘ，秒的路ｘ，５时速ｘ，５法，取的个自量。们３］ｓ秒时视度（）时视径（）．秒的视度（）．秒，４２４３５
时的视路径（）秒时的视逮度（）秒时的ｘ，．，５５ｘ，５６视路径（）６ｘ，秒时的视速度（６５６ｘ．秒时的视速度（）７０，ｘ，秒＆时的视速度（）ｘｏ，
１４０
计算技术与自动化／１１Ｄ＆ｒ，１

某火箭弹引信底部机构模态分析

2018年第10期引言模态分析是一种研究结构动力特性的一种方法。

模态是指机械结构的固有振动特性。

每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预测结构组件实际振动的响应历程和响应谱。

某火箭弹在传统“电-2”引信底部机构的基础上增加了一个延时药柱，确保引信在未撞击目标的情况下亦能自炸，提高火箭弹着发概率的同时，确保火箭弹能自毁，以免在后续行动中危及己方人员和百姓的安全。

结构和质心位置的变化，必然会引起组件固有频率和模态振型的变化，因此，需要对优化后的引信底部机构模态进行分析[1-4]。

1 模态分析理论在工程结构上，高频振动模态对结构运动的影响较小，在分析时，可以仅考虑低阶模态。

依据机械振动原理和理论，对于一个自由度为N 的系统，可以用式（1）的常系数微分方程来加以描述：mü+Cu+Ku=F （t ）（1）式中：m 为系统的质量；ü为加速度矩阵；C 为系统的阻尼；u 为速度矩阵；K 为系统刚度系数的矩阵；u 为位移矩阵。

在无阻尼、系统为自由振动的情况下，上式可以变为：mü+Ku=0（2）式（2）的解为：u=sin φ（ωt ）（3）式中：φ为振动形状；ω为角频率。

将式（3）代入式（2），可解得：（K-mω2）φ=0（4）上式有非零解的条件为系数行列式为零，即：|K-mω2|=0（5）设λ=ω2，则式（5）可化为：|K-mλ|=0（6）解式（6）即可得到一系列特征值λi 以及与各种特征值对应的特征向量μi ，μi 是反应以角频率振动时的形状。

2 模态仿真及结果分析将使用UG 建立的引信底部机构组件导入Abaqus 有限元分析软件并划分网格，建立如图1所示的模态分析模型，引信底部机构各组件材料多为铝合金，密度取为2700kg/m 3；弹性模量取为70GPa 。

底部机构置于引信本体尾端环形腔室内，因此将底部机构底螺外除绕纵轴旋转的自由度外的五个自由度加以限制。

一种新型智能弹药的结构设计与动力学仿真

பைடு நூலகம்
一定的决定性作用。根据实际的作战表现，导弹所存在的若干不足，仍不能
满足作战所需。从自身来讲，导弹武器系统的组成高度复杂，研究制造成本高，后期维护难度大；从使用者来说，由于其技术水平要求高，无论是指挥操作还是维修等人员，对他们的知识和能力要求都比较高。导弹武器也不适用于所有战争场合，因为它无法形成迅猛而密集的火力，不能有效地毁伤和压制面目标和群目标。因此出现了集传统弹药和导弹的特点于一身的智能弹药叫这是各国发展的全新武器装备技术领域。
Enxiang Du Pengfei Du
Army Academy of Armored Forces, Beijing, 100072, China
Abstract
In order to achieve precise targets, a variety of intelligent ammunition has emerged one after another. Among them, the terminal sensi tive projectiles for ground armored weapons show excellent performance, but the initial terminal sensitive projectiles are decelerated and rotated by parachutes, and the area of parachutes is large, the influence of airflow on them is too obvious, so their adaptability to the environment is obviously insufficient. Therefore, the design of a wing to reduce the rotation and deceleration of submunition can great ly improve these problems. This paper will focus on the design of the wing, draw several reasonable design models with three-dimen sional design software, compare and analyze these models, select the most feasible scheme for aerodynamic simulation, and then make an optimization design based on the simulation data for parameter comparison. In order to pave the way for the subsequent simulation calculation of other schemes, the entity is made and tested according to the design scheme, making it an intelligent ammunition weapon system with excellent performance and practical significance.

近炸引信预制破片弹射击效能仿真

种具有较强综合作战能力的舰载武器，必将在未
来海战中发挥重要作用。大中口径舰炮由于其使用配有近炸引信的榴弹，杀伤半径大，只要在目标附近的某一区域内爆炸就可以摧毁目标。所以，配用近炸引信炮弹的舰炮武器系统应运而生，并逐步转向承担水面舰艇防空反导的重要使命任务。舰炮武器系统射击效能是指在一定的射击条件下，系统完成给定射击任务的有效程度，它是反应舰
Ｖｏ１．３８。Ｎｏ．６
火力与指挥控制
ＦｉｅｒＣｏｎｔｒｏｌ＆ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ
Ｊｕｎ，２０１３
第３８卷第６期２０１３年６月
文章编号：１００２ — ０６４０（２０１３）０６ — ０１６６ — ０３
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｙｎａｍｉｃａｃｃｕｒａｃｙ，ｐｒｏｘｉｍｉｔｙｆｕｚｅｐｒｅｆａｂｓｐｌｉｎｔｅｙｒｃａｎｎｏｎ－ｓｈｏｔ，ｉｆｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＸＩＡＸｉａｏ－ｈｕａ
（Ｕｎｉｔ９２９４１０厂
，Ｈｕｌｕｄｏｏ１２５００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｈｏｕｇｈｔｆｏｒｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｄｙｎａｍｉｃａｃｃｕｒｙｐｒｅ－ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｆｉｒｉｎｇｅｆｉｃｆｉｅｎｃｙＷＳ

弹体姿态调控引信系统设计与仿真

第31卷第1期2010年1月兵工学报ACT A ARMA MENTAR IIVo.l 31No .1Jan .2010弹体姿态调控引信系统设计与仿真刘松,范宁军(北京理工大学引信动态特性国防科技重点实验室,北京100081)摘要:为减小巡飞弹弹体姿态偏差对引战配合的不利影响,提出弹体姿态调控引信的概念。

在利用弹上信息的基础上,设计一种通过弹上加装微型脉冲推冲器产生的直接力快速调控弹体滚转角的引信;建立滚转角调控量计算模型,利用相平面分析法,设计微型脉冲推冲器的启动策略,保证弹体姿态在起爆时满足最佳引战配合要求。

仿真结果表明调控时间短,使用的微型脉冲推冲器数量少,利用引信进行姿态调控是可行的。

关键词:自动控制技术;巡飞弹;引信;姿态调控;脉冲推冲器中图分类号:TP41011文献标志码:A文章编号:100021093(2010)0120018205The Desi gn and Si m ula ti on ofM un ition A ttitude C or rection Fuze Syste mLIU Song ,FAN N i n g 2jun(Key De f ence Sc i ence and Technology Laboratory for Fuze Dy na m ic Characteristics ,B eiji ng Institute of Technology ,Be ijing 100081,Ch i na)Abs tra c t :In order to reduce the adverse eff ects of body a ttitude deviation on f uz e 2warhead coordinati o n,the conception of attitude correcti o n f uze was proposed .Based on the gi v en i n f or mation of t h e muniti o ns a t the end of trajectory ,a f uze with so me i n sta lled m icro i m pu lse t h rusters f or roll angle rap i d regulati n gwas desi g ned ;the mode l of the regulati n g quantity of roll angle was set up ;t h e i n itia l strategy of m icr o i m pu lse thrusters was desi g ned by phase p lane analysis ,to m eet the opti m al f uze 2war head effic iency re 2qu ire ments on detonation .The si m ulated results sho w t h at the correction pr ocess takes shorter ti m e and f e wer m icro i m pu lse thrusters ,theref ore it is f easible to use f uze i n the body attitude correcti o n .Ke y w ords :auto matic con trol technology ;loitering munitions ;f uze ;attitude correction ;im pu lse thr uster收稿日期:2009-01-07作者简介:刘松(1979)),男,博士研究生。

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０引言
半穿甲子弹与靶板的模型如图１所示，子弹穿
甲过程中，引信的动态环境是非常复杂的，很难通过高速录像及其它方法测试其动态变化过程，而通过数值模拟可以从理论上详细分析此过程并供引信设计参考。本文利用有限元程序ＡＳＳＬＤＮＮＹ／Ｓ— ＹＡ对引信的动态环境进行了数值模拟，引信的结构对
的理论基础。
关键词：引信；结构强度；数值仿真
中图分类号：Ｊ０３３７Ｖ２．文献标识码：文章编号：０．￣（０）．４．Ｔ４．３０４．４１２３１Ａ１８１２６０００４０１０６００
ＴｈｍｅｉａｉｌｔｏａｙｉｆｔｅＯｐｍｕＤｅｉｎｅＮｕｒｃｌБайду номын сангаас ｍｕａｎＡｎｓｓｏｔｉｌｈｉｍｓｇ
４１
以ｔ时刻的速度匀速运动，ｍ和ｍ的速度随。而：，着时间不断减小，于是ｍ与ｍ之间产生了相对速：度，经过一段时间发生碰撞，设碰撞时为ｔ时刻，则在ｔ一：ｔ的时间内，。ｍ的位移减去ｍ的位移等于初：始时刻ｍ和ｍ之间的相对距离，。：即图４中阴影部
收稿日期：０６—０７２０８—１作者简介：丹（９７一）女，李１７，辽宁兴城人，硕士，工程师，主要研究方向：战斗部仿真。
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李丹等：子弹引信结构优化设计的数值模拟分析质量一致；对于引信体，由于只关心它与惯性体相接触及附近的薄弱部位的强度，以对引信体进行了所较大的简化。
分的面积，１中：ｍ和ｍ之间随时间变化式（）为。：的相对速度。说明：。（ｍ的位移是图４中横坐标ｔ一，ｔ：之间，纵坐标０一之间的矩形面积；：。ｍ的位移是
图４中横坐标ｔ￡一：之间，纵坐标０一Ｖ曲线之间的
（）ａ原引信（）ｂ改进后
优化设计具有指导意义…。
靶板
，一
ｌｌ
图１子弹靶板模型图
１数值计算模型
计算模型如图２所示，在弹体穿甲过程中，引信内部的惯性体解除约束后作前冲运动，撞击引信体，
要求惯性体在撞击瞬间迅速停止，且不破坏引信体。鉴于问题的对称性，计算选取１２／模型，几何模型基本按照实际尺寸建立，中惯性体内部的结构简化其成一质量块，通过调整密度使其质量与设计给定的
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第２卷第６期８
２００６年ｌ２月
探测与控制学报
ＪｕｎｌｏｔｃｏｏｒａｆＤｅｅｆｎ＆Ｃｏｔｏｉｎｒｌ
Ｖｏ．８Ｎｏ６１２．
Ｄｅ．０６ｃ２０
子弹引信结构优化设计的数值模拟分析
李丹，史文卿，郭立力
（中国运载火箭研究院第十四研究所。北京
摘
１０７）００６
要：利用ＡＳＳＬ — ＹＡ动力学有限元软件对半穿甲弹引信的动态环境进行了数值模拟，ＮＹ／ＳＤＮ并根据计算结
果，对两种不同的引信结构强度进行了分析对比，计算结果与试验现象很吻合，为引信结构的优化设计提供了较好
图形面积；以的面积就是阴影部分的面积。所）
＝ｄｔ㈩
ｏｕｍｕｉｏｚｔｕｔｒｆＳｂｎｔｎＦｕｅＳｒｃｕｅｉ
Ｌｎ。ＨＩＷｅ —ｑｎ。ＩＤａＳｎｉｇＧＵ０Ｌ —ｌｉｉ
（ｈｎｃｄｍｆａｎｈＶｈｃｅｈｏｏｙ１ｔｓｔｅＢｉｎ００６ＣｉａＣｉａＡａｅｙｏＬｕｃｅｉｅＴｃｎｌ４ｈＩｔｕ，ｅｉｇ１０７，ｈｎ）ｌｇｎｉｔｊ
Ａｂｔａｔｈｙａｃｅｖｒｎｎｆｈｅ —ａｍｏｒｉｒｉｇｓｂｎｔｎｆｚｓｓｌｔｄｂｈｓｒｃ：Ｔｅｄｎｍｉｎｉｍｅｔｅｓｍｉｒｕ —ｐｅｃｎｕｍｕｉｏｕｅｉｉａｅｙｔｅｏｏｔｉｍｕ
ＡＮ —Ｓ／Ｓ —ＤＹＳＬＹＮＡ．ｃｒｉｇｔｅｓｌｔｎｒｓｌ，ｔｕｔｒｎｅｓｔｒｗｏｋｎｓｏｚｓｉｌＡｃｏｄｎｔｉａｉｅｕｔｓｃｕｉｔｎｉｆｉｄｆｕｅａｌｏｈｍｕｏｓｒｅｙｏｔｆｓ —
ａｙｅｎｏｔａｔｄＣａｃｌｔｎｒｓｌｃｏｄｗｔｈｓｐｅｏｎ．ｈｃｄｃｔａｈｕｆ— ｌｓｄａｄｃｎｒｓｅ．ｌｕａｉｅｕｔａｃｒｉｔｅｔｔｈｎｍｅａＷｉｈｉｉａｓｔｅｎｍｅｏｓｈｅｎｈｔｔｉｃ］ｓｍｕａｉｎｃｎｐｏｉｅｂｔｒｔｅｒａｅｆｒｔｅｏｔｍｅｉｎｏｕｍｕｉｏｚｔｃｕ．ａｉｌｔａｒｖｄｅｔｈｏｙｂｐｉｏｅｓｏｈｍｕｄｓｇｆｂｎｔｎｆｅｓｔｒｓｉｕｕｅＫｅｒｓｕｅ；ｔｕｔｒｎｅｓｔ；ｕｆ￣ｓｌｔｎｙｗｏｄ：ｆｚｓｃｕｉｔｎｉｎｍｅｃｒｅｙｉｉａｉｍｕｏ