爆炸成型弹丸简介及其成形性能研究
爆炸成型弹丸成型因素的正交设计研究
爆炸成型弹３（ｘｌｓ ｅ ｏ ｅ ｏ ｃｌ Ｅ Ｐ ￣Ｅ ｐ ｉ ｌ Ｆ ｒ ｄ ｒ ｅｔ 。 Ｆ ） 度 ４ Ｌ ｏｖｙ ｍ Ｐ ｊ ｉ ｅ 个因素对 Ｅ Ｐ Ｆ 速度的影响规律。 在此基础上 ， 应
的成型是一个十分复杂的过程， 涉及许多因素。对于 用正交设计的方法 寸 ４ Ｊ 这 个因素对 Ｅ Ｐ速度的影响 叉 Ｆ
唐蜜，柏劲松 ，李平 ，姜洋
（ 中国工程物理研究院流体物理研究所 ，四川 绵阳，６ １０） ２９０
．
摘
要 ：以 球缺型爆炸成型弹丸 （ Ｆ ） Ｅ Ｐ 为计算模型 ， 应用显式有 限元程序 Ｌ ．Ｙ Ａ 计算分析了药型罩曲率半 ＳＤ Ｎ ，
径、 药型罩壁厚、 装药长径比、壳体厚度４ 种因素对爆炸成型弹丸速度的影响规律。结果表明： 随着药型罩曲率半径、
ｔｉｋ ｅｓ ｔｅｌｎ ｔ— －ｉ ｅ ｒｒｔ ｆｈ ｈ ｒｅ ａ ｄｄ ｃｅｓ ｇｏ ｈ ｌｔｉｋ ｅｓ ｔｅｖ ｌｃｔ ｆ Ｐ ｉｃｅ ｅ Ｒ ｇ ｒｉｇ ｈｃｎ ｓ， ｇｈｔ ｄａ ｔ ａ ｏｏ ｔｅｃ ａｇ ， ｅｒａｉ ｆｓｅｌ ｈｃ ｓ， ｅｏ ｉ ｏ ＥＦ ｒａ ． ｅ ａｄｎ ｈ ｅ ｏ ｍ ｅ ｉ ｎ ｎ ｎ ｈ ｙ ｎ ｓ ｖ ｌｃｔ ｏ ＥＦ ｓ ｉｄ ｘｏ ｈｓ ａｉ， ｒ ｏ ｏ ａ ｄ ｓｇ ｅｏ ｉ ｆ Ｐａ ｎ ｅ ｎｔｉ ｂ ｓ ｏｔ ｇ ｎ ｅ ｉｎｍｅ ｏ ｉ ｐ ｌ ｄｔ ｎ ａｙｅｔｅｐｉ ｒ ｎ ｄｓｃ ｎ ａｙｒｌｔ ｎ ｏ ｔｅ ｙ ｓ ｈ ｌ ｈ ｔｄ ｓ ｐｉ ｏａ ｌ ｚ ｈ ｒ ｙａ ｏ ｄ ｒ ｅａ ｏ ｓ ｆ ａ ｅ ｍａ ｅ ｉ ｈ ｆｕ ｆｃｏｓｉｆ ｅ ｃ ｇｏ ｈｅｖ ｌ ｉ ｏ Ｆ ． ｅｒｓｌ ｎｄｃ ｔ ｈａ ｌ ｅ ｈｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｌｅ ｃ ａｔｒａ ｄａｏ ｔ ｍ ｏ ｒ ａｔｒ ｎ ｌ ｎ ｉ ｎｔ ｅｏ ｔ ｆＥ Ｐ Ｔｈ ｅｕｔ ｕ ｎ ｃ ｙ ｓｉ ｉａｅｔ ｔ ｎ ｒｔｉｋ ｓ ｉ ｍａｎｉｆ ｎ ｅｆｃｏ ， ｐ ｍｕ ｉ ｎ ｕ ｎ ｉ
一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真及实验研究
第41卷第6期 2017年12月南京理工大学学报Journal of Nanjing University of Science a n d T echnologyVol.41 N o.6Dec.2017一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真及实验研究李鹏，袁宝慧，李刚，周涛，梁争峰，孙兴昀，任新联(西安近代化学研究所，陕西西安710065)摘要：为提高周向多爆炸成型弹丸（M E F P)战斗部的侵彻能力，设计了 1种杆式M E F P战斗部。
采用工程计算方法和数值模拟方法对1种新型M E F P进行了成型速度研究。
进行了战斗部原理样机的静爆实验。
根据实验结果对工程计算方法进行了修正。
直彳圣为127 m m的杆式M E F P战斗部样机的杆式弹丸可以穿透距爆心3 m处40 m m厚的Q235钢把板，杆式弹丸长彳圣比可达到4 :1，可以满足毁伤元穿甲威力要求。
关键词：多爆炸成型弹丸;杆式弹丸；战斗部；成型速度;静爆实验中图分类号:T H212;T H213.3;TJ41 文章编号：1005-9830(2017)06-0681-05D O I:10.14177/ki.32-1397n.2017.41.06.003Simulation and experimental study on warhead of rod-sliapedcircumferential multiple explosively formedpenetratorLi Peng，Yuan Baohui，Li Gang，Zhou Tao,Liang Zhengeng，Sun Xing y un，Ren Xinlian(Xi’an M o d e m Chemistry Research Institute，Xi’an710065,China)Abstract:Awarhead of rod-shaped circumferential multiple explosively formed penetrator(M E F P)i s designed t o improve t he damage ability.The i n i t i a l velocity of a new M E F P i s researched using engineering calculation and numerical simulation.A s t a t i c detonation experiment of thewarhead prototype i s done.The engineering calculation i s adjusted according t o the experimental result.Therod-shaped penetrator of a127 m m rod-shaped circumferential M E F P warhead prototype can penetrate 40m m depth Q235 steel laid 3 m from the explosion center.The large l e n g t l i t o diameterr a t i o of the rod-shaped penetrator i s4 :1，which can s a t i s f y the damage requirement.Key words:multiple explosively formed penetrator;rod-shaped penetrator'warhead'initial velocity;s t a t i c detonation experiment收稿日期:2016-09-28修回日期:2017-01-04作者简介:李鹏（1985-)，男，博士，主要研究方向：爆炸力学，E-m a i l:l i178********@163.c〇m;通讯作者：袁宝慧 (1959-)，男，博士，博士生导师，主要研究方向：爆炸力学及战斗部设计与研发，E-m a i:H178********@126. c o m。
爆炸成型弹丸简介及其成形性能研究
爆炸成型弹丸简介及其成型性能研究一. 引言聚能装药战斗部主要用来贯穿和破坏某些特殊的目标,如车辆、指挥所等典型结构。
对目标的破坏是借助于高速弹丸贯穿体在目标相当小的面积上沉积大量动能来实现的。
战斗部主要由金属药型罩、壳体、炸药装药和起爆序列组成.装药爆炸后,爆炸产物产生足够的压力加速大锥角药型罩,从顶部发生翻转,形成高速弹丸,简称EFP。
爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile)简称EFP,又称自锻破片,是通过金属药型罩的塑性变形而形成的依靠炸药化学能转变而得来的动能侵彻目标的类似弹丸的高速侵彻体。
与普通破甲弹相比,爆炸成型弹丸有以下优点:(1)对炸高不敏感。
普通破甲弹对炸高敏感,炸高在2～5倍弹径时破甲效果较好,而炸高10倍弹径以上时破甲效果明显降低。
由于爆炸成型弹丸爆炸形成的是弹丸,不像射流容易拉长或断裂,所以对炸高不敏感,在几十倍弹径的炸高下仍能有效作用。
(2)反应装甲对它的干扰小。
反应装甲对射流破甲弹有致命威胁,其爆炸后形成的破片切割了射流,从而使破甲效果大幅度下降。
爆炸成型弹丸爆炸后形成的弹丸长度较短,反应装甲被其撞击有可能不被引爆,即使引爆,形成的破片也作用不到弹丸上,因而对其侵彻效果的干扰小。
(3)侵彻后效大。
破甲射流在侵彻装甲后只剩少量射流进入坦克内部,破坏作用有限。
爆炸成型弹丸不仅大部分进入坦克内部,同时坦克装甲在受到弹丸撞击时大量崩落,也形成有破坏作用的破片。
影响EFP成型性能的因素很多,如:炸药的爆压、爆速,药型罩材料的密度,药形罩几何形状、厚度,隔板的形状等都对EFP成形性能以及侵彻性能有着很大影响.因而研究这些参数对EFP 成型性能的影响对于EFP战斗部的设计而言是很重要的。
二. 爆炸成型弹丸成型性能影响因素研究聚能装药结构设计影响因素很多,如起爆系统及其起爆位置;高能炸药的质量、安全可靠性及其爆轰性能;壳体的材料与制造工艺;药型罩密度、对称性、强度及延展性等.根据聚能装药的使用目的,经数次试验及对穿孔效果的分析,总结出如下的聚能装药结构。
模拟爆炸成形弹丸对大间隔靶的侵彻实验研究
第24卷第3期2003年8月兵工学报ACTA ARM AM ENTAR IIo .24N o.3A L g!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!.2003模拟爆炸成形弹丸对大间隔靶的侵彻实验研究谢文（总装工程兵科研一所）龙源岳小兵方向（解放军理工大学工程兵工程学院）摘要为考察爆炸成形弹丸（EFP）的飞行特性及侵彻威力，用火炮发射长径比为1.5的钢EFP模拟弹丸，其着靶速度在1300m／s左右。
对大间隔的多层A3薄钢靶板进行侵彻，利用高速摄影了EFP 在靶间飞行姿态变化，对其侵彻过程及机理进行了分析，实验结果和分析表明，所设计的EFP具有较为理想的飞行稳定性，对多层间隔靶的侵彻能力强，为设计攻击舰艇等装甲目标的战斗部提供了较重要的参数。
关键词机械设计；爆炸成形弹丸；侵彻；间隔靶中图分类号T J012.4随着近20年来对新型反装甲末敏弹的研制，爆炸成形弹丸（EFP）的研究越来越受到重视，它已应用于攻击舰艇的导弹战斗部。
舰艇防护采用立体大间隙薄装甲结构，传统的战斗部形成的射流在穿透船体外壳板后，会在船体舱室内伸长并拉断，影响其下一步的侵彻能力，而EFP则能克服其不足，且具有更好的破坏后效。
在较大的距离上能侵彻多层大间隔靶的目标，除了要形成高初速、大质量的EFP，确保其有较大的初始动能外，还要保证它有较好的飞行稳定性和侵彻过程中较小的质量损失。
国外已有人用机加模拟弹对EFP的侵彻性能进行研究［1，2］。
本文对所设计的钢制模拟EFP进行了飞行及对多层大间隔靶侵彻实验，以考察现有设计水平下，EFP的飞行特性及侵彻威力，为EFP战斗部的应用提供参考数据，并通过对实验结果分析进一步完善该战斗部的优化设计。
!实验根据X光照片反映的形态可知，EFP为头部密实、带有一定的尾裙张角的飞行体。
由于无旋转性，若要达到飞行稳定必须如尾翼式弹丸一样，应当具有相当的稳定储备量。
爆炸成型弹丸药型罩研究进展
情报交流本文2005-06-23收到，王玉玲、王效廉分别系第二炮兵工程学院讲师、副教授，肖秀友系西北工业大学博士研究生sssssssssssssssssssssssssssssssssssssss sss s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s 七七七七。
爆炸成型弹丸药型罩研究进展王玉玲 肖秀友 王效廉摘 要 论述了爆炸成型弹丸药型罩的结构、材料、加工等因素对弹丸成型的影响；提出了只有充分考虑上述因素，才能使爆炸成型弹丸性能达到最佳，同时指出复合药型罩具有较好的应用前景。
关键词 爆炸成型弹丸 药型罩 材料 结构 工艺引 言聚能射流弹的主要特点是低炸高、大穿深，但其穿孔孔径很不理想，后效不明显，大大限制了它在复杂多变的战争环境中的应用。
在20世纪70年代，为了适应复杂多变的战争环境，爆炸成型弹丸的研究受到各军事强国的重视。
它以大炸高、穿孔孔径大且均匀、后效和气动性好为主要特点，在一定程度上弥补了聚能射流的不足。
爆炸成型弹丸（Expiosiveiy Formed Projectiie ，EFP ），又称为自锻破片，是聚能战斗部的一种。
它的基本原理是利用聚能原理，将高能炸药在爆炸时释放出来的化学能转化为金属药型罩的动能和塑性变形能，通过高温高压作用，将药型罩锻造成一个高速弹丸，从而以动能侵彻目标［l ］。
和聚能射流相比，它具有许多的优点［2，3］：l ）对炸高不敏感。
一般小型榴弹的破甲炸高可达3m 左右，这是聚能射流战斗部不能相比的。
2）弹的转速对爆炸成型弹丸的形成和侵彻能力影响小。
3）反应装甲对它的干扰小。
因为爆炸成型弹丸的速度比金属射流低，它的断面能量密度远小于金属射流，因此反应装甲被其撞击一般不能被引爆。
4）侵彻后效大。
一旦爆炸成型弹丸穿透装甲进入坦克内部时，一方面由于它的质量大，剩余能量具有较强的破坏能力；另一方面在穿透装甲的同时会引起装甲背面部分大量崩落，产生更多破坏作用的破片。
爆炸成型弹丸概述
灵巧弹药关键技术与新进展学习⼼得——爆炸成型弹丸破甲简述蔡⼦卓 弹药⼯程与爆炸技术 9171010F05061.1 破甲弹简述破甲弹是利⽤成型装药的聚能效应来完成作战任务的弹药。
这种弹药靠炸药爆炸释放的能量挤压药型罩，形成⼀束⾼速的⾦属射流来击穿装甲。
1.2 爆炸成型弹丸战⽃部简述聚能装药战⽃部中⼀般当药型罩的锥⾓⼤于90°时，在爆轰载荷下药型罩便不能形成正常的射流，⽽是形成⼀个短粗的⾼速侵彻体。
因此采⽤⼤锥⾓罩、球缺罩及回转双曲线罩等的聚能装药，在装药爆炸后，药型罩被爆炸载荷压垮、闭合形成⼀个⾼速杵体弹丸，称为爆炸成型弹丸（Explosively Fomed Projectile，EFP）。
1.3 EFP特点（1）炸⾼不敏感。
EFP可以在800-1000倍弹径距离上有效作⽤。
（2）反应装甲对其⼲扰⼩。
反应装甲反应盒爆炸后能切割掉普通破甲弹⼤部分射流。
⽽EFP由于长度短、弹径粗，反应盒对其⼲扰⼩。
（3）侵彻后效⼤。
EFP弹丸⼤部分禁图装甲⽬标内部，同时引起装甲崩落，产⽣⼤量有效毁伤破⽚。
2.1 末敏弹⼦弹药简述末敏弹武器系统综合应⽤了EFP技术、红外和毫⽶波探测技术以及信号处理技术，形成了⼀种将先进的敏感器技术和EFP技术引⽤于⼦母弹的新型弹药，把⼦母弹的⾯杀伤特点发展到攻击点⽬标，使之适⽤于间瞄射击，能有效攻击远距离⾃⾏⽕炮和其他装甲⽬标。
它利⽤常规⽕炮把母弹发射到⽬标区上空，时间引信作⽤抛出敏感⼦弹，敏感⼦弹在⼀定范围内搜索装甲⽬标。
当敏感⼦弹敏感到⽬标后，便引爆EFP战⽃部，摧毁装甲⽬标。
2.2 末敏弹⼦弹药的结构特点和作⽤原理末敏⼦弹由EFP战⽃部、复合敏感器系统、中央控制器、减速减旋与稳态扫描系统、⾃弹体、电源和电⼦引信组成。
当⼦弹以⼤着⾓下落时，毫⽶波雷达开始测距，当⼦弹与地⾯距离测定结果达到预定⾼度时，启动抛射装置，抛掉减速器，涡旋式旋转伞开始⼯作，带动⼦弹旋转。
在旋转下落过程中，中央控制器的⽕⼒决策处理器启动，完成对⽬标探测数据采集。
结构参数对爆炸成型弹丸性能影响的研究
３ ８０ ３ ６０
３ ４０
：
Ｕ ／ 。 以 为 提 高 侵 彻 威 力 ， 尽 量 选 取 高 爆 ４ 所 应
２ 数 值 模 拟 结 果 与 分 析
２ １ 装药 长径比对 Ｅ Ｐ性能 的影响 ． Ｆ分 别 Nhomakorabea对 长 径
比 为 ０ ６ 、０ ８ ． ０ ． ０、
约 １．ｃ ； 长径 比 ２ Ｏ ３ ５ｍ 而 ． ０的 聚 能 装 药 形 成 的 Ｅ Ｐ Ｆ 细 长 ， 最 大 直 径 约 ９ ６ｍ ， 小 直 径 １ ５ｍ ， 度 约 其 ．ｃ 最 ．ｃ 长
ＨｉｈＥ ｐｏｉｅＢ ｒ ｇ — ｘ ｌｓ — ｕ ｎ模 型 和 Ｊ ｖ ｗＬ 状 态 方 程 ； 体 采 壳
用 Ｊ ｈ ｓｎＣ ｏ ｏ ｎ ｏ — ｏ ｋ材 料 模 型 和 Ｇｒ ｎ ｉｅ ｕ ｅｓ ｎ状 态 方 程 ， 材 料 选 用 Ａ３钢 。
增加并 不明 显 。考虑 到实际情 况 中 ， 时降低 一点 装 有 药高度 可以带来 装药量 的大量 减少 ， 而且 不会 给 Ｅ Ｐ Ｆ
速 度 和 动 能 带 来 较 大 变 化 ， 时 装 药 高 度 小 ， 减 小 同 对
整 个 装 药 结 构 的 质 量 均 有 着 明 显 的好 处 。 因 此 ， 药 炸
由于结构 的对 称性 ， 中采用 四分 之一模 型进 行 文
计 算 ， 药 、 型 罩 和 壳 体 均 采 用 拉 格 朗 日六 面 实 体 炸 药 单 元 。炸 药 和 药 型 罩 之 间 采 用 Ｃ ） ＴＡＣ Ｓ Ｄ （Ｎ Ｔ— Ｉ — Ｉ
采 用 Ｃ０ＮＴＡＣＴ ＡＵＴ（Ｍ ＡＴＩ ＵＲＦＡＣ Ｔ（ ） ＣＳ Ｅ ）
０ ７ 亦 已够 用 。 ．５ 此 外 ， 算 结 果 表 明 ， 药 长 径 比 对 Ｅ Ｐ形 状 也 计 装 Ｆ 有 重 要 影 响 。随 着 装 药 长 径 比的 增 加 ， Ｆ Ｅ Ｐ的 长 度 增 加 ， 径 减 小 ， ４ 给 出 了 ２ ０， 直 图 ０／ Ｓ时 刻 最 终 形 成 的 Ｅ Ｐ形 状 。 长 径 比 为 ０ ６ Ｆ ． Ｏ的 聚 能 装 药 爆 炸 形 成 的
带隔板爆炸成型弹丸战斗部成型技术研究
带隔板爆炸成型弹丸战斗部成型技术研究对于远距离攻击集群装甲目标而言,末敏弹是效费比最高的反装甲弹药,爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)战斗部技术是末敏弹系统关键技术之一。
尽管EFP技术已有几十年的发展历史,国内外许多专家学者已经进行了深入细致的研究工作,但由于新型装甲防护技术发展迅速,目标特性也越来越复杂,研制高速、大长细比、飞行稳定的EFP,进一步提高战斗部的侵彻威力,成为当前工作中亟需解决的关键问题。
在EFP战斗部设计中通常会遇到两个问题：一是被动地在装药中放置隔板,比如在设计智能弹药战斗部时为了提高弹体紧凑程度需要将部分敏感器件嵌入战斗部内部,这就需要在装药中采用隔板包覆敏感器件；二是主动地在装药中放置隔板,采用隔板调整爆轰波形,增加EFP长细比。
本文以带隔板EFP战斗部为研究对象,采用理论计算和数值模拟相结合的方法研究了隔板结构和药型罩结构对EFP成型的影响,得到避免EFP断裂的方法,以及研究得到隔板结构与药型罩结构的匹配关系,并根据研究结果优化带隔板EFP战斗部结构,从而形成高速度、大长细比的EFP,具体研究内容如下：(1)建立适用于带隔板EFP战斗部的药型罩微元压垮速度理论计算模型,该模型包括爆轰波作用下药型罩微元压垮速度计算模型、马赫波作用下药型罩微元压垮速度计算模型、爆轰波阵面与药型罩壁面夹角计算模型和有效装药计算模型,该模型可以用于分析隔板结构和药型罩结构对EFP成型的影响。
X光试验结果表明,该模型计算得到的EFP速度误差小于10%,说明理论计算值是可信的。
(2)基于三波点理论建立可以计算马赫波增长角、马赫杆半径、马赫波速度和马赫波阵面上压力等参数的模型,并根据计算结果分析隔板结构对马赫波参数的影响,进而得到避免EFP头部断裂的方法。
研究结果表明,减小罩顶处爆轰波入射角从而避免在罩顶形成马赫波并不能有效地避免EFP头部断裂；减小隔板直径或增加隔板到罩顶的轴向距离可以增加罩顶处爆轰波入射角,从而降低马赫波阵面压力,这样就可以避免EFP头部断裂。
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爆炸成型弹丸简介及其成型性能研究一. 引言聚能装药战斗部主要用来贯穿和破坏某些特殊的目标,如车辆、指挥所等典型结构。
对目标的破坏是借助于高速弹丸贯穿体在目标相当小的面积上沉积大量动能来实现的。
战斗部主要由金属药型罩、壳体、炸药装药和起爆序列组成.装药爆炸后,爆炸产物产生足够的压力加速大锥角药型罩,从顶部发生翻转,形成高速弹丸,简称EFP。
爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile)简称EFP,又称自锻破片,是通过金属药型罩的塑性变形而形成的依靠炸药化学能转变而得来的动能侵彻目标的类似弹丸的高速侵彻体。
与普通破甲弹相比,爆炸成型弹丸有以下优点:(1)对炸高不敏感。
普通破甲弹对炸高敏感,炸高在2～5倍弹径时破甲效果较好,而炸高10倍弹径以上时破甲效果明显降低。
由于爆炸成型弹丸爆炸形成的是弹丸,不像射流容易拉长或断裂,所以对炸高不敏感,在几十倍弹径的炸高下仍能有效作用。
(2)反应装甲对它的干扰小。
反应装甲对射流破甲弹有致命威胁,其爆炸后形成的破片切割了射流,从而使破甲效果大幅度下降。
爆炸成型弹丸爆炸后形成的弹丸长度较短,反应装甲被其撞击有可能不被引爆,即使引爆,形成的破片也作用不到弹丸上,因而对其侵彻效果的干扰小。
(3)侵彻后效大。
破甲射流在侵彻装甲后只剩少量射流进入坦克内部,破坏作用有限。
爆炸成型弹丸不仅大部分进入坦克内部,同时坦克装甲在受到弹丸撞击时大量崩落,也形成有破坏作用的破片。
影响EFP成型性能的因素很多,如:炸药的爆压、爆速,药型罩材料的密度,药形罩几何形状、厚度,隔板的形状等都对EFP成形性能以及侵彻性能有着很大影响.因而研究这些参数对EFP 成型性能的影响对于EFP战斗部的设计而言是很重要的。
二. 爆炸成型弹丸成型性能影响因素研究聚能装药结构设计影响因素很多,如起爆系统及其起爆位置;高能炸药的质量、安全可靠性及其爆轰性能;壳体的材料与制造工艺;药型罩密度、对称性、强度及延展性等.根据聚能装药的使用目的,经数次试验及对穿孔效果的分析,总结出如下的聚能装药结构。
它是由起爆雷管、传爆孔、壳体、炸药、大锥角紫铜罩、钢板叠靶或混凝土和支架等组成。
1—8﹟雷管2—传爆孔3—壳体4—装药5—紫铜罩6—靶图1聚能装药结构实验装置示意图1. EFP运动规律及钢板和混凝土贯穿试验1.1试验方法采用电测和光测两种方法,电测利用铜丝缠成的靶网测出导通电信号,从JS-4记时器上得到弹飞时间间隔,从而可算出相邻靶网之间的平均速度,其试验装置如图2所示,其中靶标的布置如下:第一个铜丝靶距离弹出口处1.38m,1、2靶距1.3m,2、3靶距7.28m,3、4靶距13.22m,4、5靶距10m.光测利用拍摄频率为40500fps的ultima40K高速录像系统对紫铜罩爆炸形成EFP 的动态过程进行了录像,该系统是实时记录处理,可回放的数字图像系统,测试系统如图3所示。
图2弹速测定的实验装置示意图图3高速录像系统示意图1.2EFP速度测定EFP命中目标时动能的大小是衡量杀伤威力的重要尺度之一,三发弹的电测速度平均值如图4所示.由图4可知,弹的出口初速接近1900m/s,图中·为试验数据,曲线为多项式拟合曲线,拟合多项式为:V=1902.75-20.3R-0.08R2式中V为弹丸速度,R为距离聚能装药中心的距离,V的单位为m/s, R的单位为m, R的范围为1.38～19m。
爆炸初期EFP有一个形成过程,各部分速度不均匀,约在0.1ms后形成稳定的EFP,由拟合曲线可知,受空气阻力影响,当弹丸运动到19m时,速度约为1486m/s,相对于初速下降了约22%。
图4EFP速度～距离曲线1.3EFP的运动规律因为在炸药爆炸驱动下形成的弹丸温度很高,且在运动过程中与空气磨擦发光,所以可利用这种本身的高温高速的发光进行现场拍摄。
起始时间为0ms,引爆雷管为工业8#。
爆炸成型弹丸过程中,在近距离区,炸药爆炸后,在爆轰波及爆轰产物的作用下,弹壳破碎并向四周飞散,同时大锥角罩通过加速、变形、逐步形成自锻弹丸,并逐渐与爆轰产物脱离。
试验中观察防护钢板,介质碎片基本以弹的位置为圆心,在钢板上均匀分散。
由于开始阶段爆炸气体产物速度较高,弹丸淹没在产物中。
1.4 钢板和混凝土贯穿试验1.4.1钢板叠靶贯穿试验结果EFP 炸高取320mm,靶标为七层钢板叠靶,每层钢板厚度10mm 。
试验结果为EFP 穿透五块钢板,入口平均孔径17～18mm,且孔径均匀,弹丸嵌在第五层钢板后表面上,第六、第七层钢板均有大鼓包,见图5。
试验多发,结果稳定,其中能量利用率算法见表1注。
.图5 EFP 穿钢靶实验图片1.4.2 混凝土靶贯穿试验结果混凝土配方(重量比)为:水泥/沙/石子/水=1/1/1.86/0.37,硅酸盐水泥标号为520,养护期为2年;砂为河砂,过筛清洗,筛网直径3mm;石子为硬质石灰岩,过筛清洗,筛网直径5～10mm 。
混凝土靶重2980kg,其尺寸和EFP 的贯穿数据见表1,贯穿方向为厚度方向。
注：破碎比功=EFP 能量/漏斗体积(22011//23p Q V mv R h π==),其中p 为破碎比功(J/cm 3) 能量利用率=EFP 能量/炸药总能量(20001//2v Q Q mv m Q η==),其中Q 为EFP 能量(J); V 为贯穿漏斗体积(cm 3); Q 0,Q V 为炸药总能量、炸药的爆热; m,m 0为EFP 质量、炸药的质量(kg);V 0为EFP 与混凝土接触时的速度(m/s); R 为漏斗半径(mm); h 为漏斗深度(mm)。
从表1可以看出,当炸高在320～1280mm 范围变化时, EFP 沉积在混凝土靶标的动能变化范围为9.32×104～9.52×104J,贯穿漏斗半径约120～130mm, 漏斗深度为90～100mm,破碎比功约在50～70MJ/m 3范围内,贯穿试验结果相对稳定。
从表1中的EFP 装药当量及能量利用率可以看出,本试验的聚能装药结构能量利用率在26%左右,其余约74%的炸药爆炸的能量 用于壳体的破碎及碎片与爆轰产物的飞散。
2爆炸成型弹丸药型罩研究2.1爆炸成型弹丸三种材料药型罩破甲试验2.1.1 试验条件采用密度为1.80ｇ/ｃｍ3的8718炸药,带 壳装药条件,装药量为47ｇ,试验装置如图6。
在相同装药条件下,对钨铜粉末冶金药型罩、紫铜药型罩和铜铝复合药型罩分别进行了静破甲试验。
药型罩采用变壁厚 图6 静破甲试验装置 ,内锥角2α=137°,封顶。
2.1.2 破甲对比试验2.1.2.1 钨铜粉末冶金药型罩试验采用钨粉与铜粉混合,搅拌均匀。
热挤压成内锥角为2α=1370的变壁药型罩,再经过900℃无氧烧结,装药成型,静破甲结果如表2所示。
2.1.2.2紫铜药型罩试验将紫铜板热挤压成内锥角为2α=137°的变壁药型罩,装药成型,静破甲结果如表2所示。
2.1.2.3铜铝复合药型罩试验将爆炸焊接成的铜铝复合双金属板热挤压成同样的药型罩,装药成型,静破甲结果如表2所示。
表2三种材料药型罩静破甲结果2.1.3 试验结果分析比较三种材料药型罩的破甲试验结果,钨铜粉末冶金罩未形成破片,钨和铜还处于粉末状态,无氧烧结没有改变材料的金相结构,原因是由于烧结温度低。
紫铜是传统的药型罩材料,它具有较好的塑性,它最大的破甲威力能够达到28ｍｍ。
铜铝复合药型罩形成破片的破甲效果较好,比紫铜罩威力高。
由复合罩的密度计算公式()11u C Al n n ρρρ=++ 可以看出,不论铝铜厚度比ｎ为多少,铜铝复合药型罩的密度远小于铜的密度。
根据弹丸爆炸中药型罩压垮速度计算公式,压垮速度与药型罩的密度在爆速和爆压一定的情况下成反比。
因此,铜铝复合药型罩的压垮速度将提高,那么形成的破片径向收缩较好,破甲能力也将提高。
经计算,形成的破片速度为5744ｍ/ｓ。
2.1.4 铜铝复合药型罩的补充试验在设计爆炸成型弹丸时,考虑到爆炸后药型罩形成弹丸的形状将影响到破甲效果,形状均匀,长径比大,飞行稳定,破甲能力强。
因此在药型罩的罩顶中心开一通孔,以利于药型罩的翻转和径向收缩,减小成型弹丸飞行时的空气阻力,提高破甲能力。
破甲试验结果如表3所示。
表3铜铝复合药型罩罩顶开孔破甲结果2.2药型罩曲率半径的影响2.2.1 数值模拟及分析2.2.1.1 模型的基本参数采用如图7 的计算模型，它由炸药、壳体和药型罩组成。
药型罩为等壁厚紫铜罩，其厚度为2mm，曲率半径为60mm，装药为RDX/TNT（60/40）炸药，主装药高度为30mm（即球缺顶部到起爆中心点的距离），装药直径为60mm，侧向外壳厚度为3mm的钢材料，顶外壳厚度为6mm，材料为金属铝。
计算模拟过程只改变药型罩的曲率半径，其它参数不变。
2.2.1.2 EFP形成过程的模拟结果EFP 在形成过程中，不同的药型罩外形和壁厚，可以形成各种各样的EFP 形状。
仅讨论等壁厚率半径对EFP 参数的影响。
图7 计算模型图8是炸药起爆后，药型罩变形过程中的几个瞬态图。
其中上面的网格图表示数值模拟的结果，它们分别是0，20，30，50，70，100μs 药型罩网格变形图。
下面的轮廓线图为50，70，100μs高速摄影所记录的药型罩外形图。
由于闪光照片上不能清晰地反映出EFP 的内部形状，这一点较难与数值模拟所得出的EFP 形状进行比较。
但是，模拟结果的总体外形和尺寸与闪光照片的轮廓和尺寸在相对应的时刻点处吻合较好。
另外，数值模拟所得的EFP 速度为 1.95km/s，试验测得的弹丸平均速度为2.0km/s，这两个速度值非常接近。
图8 不同时刻的EFP 数值模拟结果与X 光照对比2.2.1.3 EFP曲率半径对其参数和形状的影响分析药型罩曲率半径的变化，对EFP 的成形起着决定性的作用。
这是因为药型罩曲率半径的变化将引起爆轰波阵面作用于药型罩位置的改变，从而导致药型罩材料流动方向的变化。
采用上述的计算模型，讨论药型罩曲率半径发生变化时，EFP 参数和形状的改变。
在装药结构和参数不变的情况下，选取SR=50、55、60、65、70和75mm 等几种药型罩曲率半径进行讨论，模拟的结果在表4中列出。
表4 药型罩曲率半径影响EFP成形的数值计算结果从表4中的结果可以看出，随着药型罩曲率半径的增大，EFP 的速度值也随之增大，但速度增长的幅度不是太大。
相反，EFP 的长度则随药型罩曲率半径的增大而逐渐减小，EFP 长度的减小将降低其侵彻能力。
图9为EFP 速度随药型罩曲率半径的变化曲线，药型罩曲率半径的初始变化所引起的速度斜率变化较大，而后随曲率半径的增加则逐渐减缓。
当药型罩的曲率半径增大到极大值，即药型罩为平板时，炸药推动药型罩运动所能达到的速度值可由格尼公式确定，此为药型罩被加速的极大速度值。