辛廣華，楊寶良，景 彤，趙太勇，王維占，易榮成，王卓碩，周 滔

(1 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原 030051；2 中北大學(xué)地下目標(biāo)毀傷技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051；3 西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所，陜西 西安 710065；4 重慶長(zhǎng)安工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 401120)

0 引言

爆炸成型彈丸(EFP)戰(zhàn)斗部選用多層罩技術(shù)是針對(duì)復(fù)合裝甲、爆炸反應(yīng)裝甲等新型裝甲的迭代和創(chuàng)新而采用的新型技術(shù)。多層罩EFP的藥型罩呈軸向疊加放置,在起爆時(shí)可形成多個(gè)可穩(wěn)定分離的爆炸成型彈丸,對(duì)裝甲可形成多重侵徹毀傷。多層罩技術(shù)在EFP中的應(yīng)用具有裝藥化學(xué)能利用率高等特點(diǎn),可顯著提高彈丸裝甲的侵徹能力。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)多層藥型罩技術(shù)進(jìn)行了大量研究[1-2]。Hong等[3]對(duì)雙層罩的形成過(guò)程進(jìn)行細(xì)致的數(shù)值仿真研究。Fong等[4]對(duì)兩層和三層鐵EFP戰(zhàn)斗部進(jìn)行試驗(yàn)研究,獲得長(zhǎng)徑比很大的EFP戰(zhàn)斗部。楊帥等[5]建立了前后級(jí)爆炸成型彈丸飛行速度的理論計(jì)算模型,分別得出實(shí)現(xiàn)雙層EFP的包覆或分離的結(jié)構(gòu)參數(shù)取值范圍。楊朝霞等[6]提出了一種雙層階梯型聚能裝藥結(jié)構(gòu),在大炸高條件下,可實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的多孔毀傷效應(yīng)。王維占等[7]通過(guò)對(duì)銅-鐵復(fù)合雙層EFP球缺罩?jǐn)?shù)值模擬得到雙層罩結(jié)構(gòu)內(nèi)罩采用頂厚邊薄結(jié)構(gòu),外罩采用頂薄邊厚結(jié)構(gòu)時(shí),可實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)罩較好的包覆效果。滕桃居等[8]研究?jī)?nèi)外罩材料對(duì)串聯(lián)EFP的成型及侵徹性能的影響,設(shè)計(jì)了5種不同材料組合的雙層藥型罩,得到了鋁-純鐵組侵徹體對(duì)鋼筋混凝土靶板表現(xiàn)出較好的侵徹效果。

MEFP戰(zhàn)斗部是基于EFP戰(zhàn)斗部在徑向拓展衍生而出的一種高效毀傷戰(zhàn)斗部。相較于傳統(tǒng)的EFP戰(zhàn)斗部,MEFP戰(zhàn)斗部在徑向上繞中心點(diǎn)均勻放置多個(gè)藥型罩,在起爆時(shí)可形成多個(gè)爆炸成型彈丸,具有對(duì)目標(biāo)密集攻擊并造成大面積毀傷的特點(diǎn),大大提高了對(duì)可移動(dòng)目標(biāo)的中靶率,是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)[9-11]。Liu等[12]研究了具有7個(gè)半球形藥型罩的MEFP戰(zhàn)斗部的成型和空間散布規(guī)律,并對(duì)MEFP的成型過(guò)程和形態(tài)在數(shù)值結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了描述。Ma等[13]研究了藥型罩與殼體一體化設(shè)計(jì)的MEFP成型特性?xún)?yōu)于單獨(dú)設(shè)計(jì)。周滔等[14]提出了一種新型組合式端面MEFP聚能裝藥結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)能成型一枚“桿式”的中心彈丸和12枚“拳狀”的周向輔助彈丸,可對(duì)裝甲目標(biāo)產(chǎn)生多點(diǎn)毀傷效應(yīng)。朱斐宇等[15]選用了軸向組合式MEFP戰(zhàn)斗部,研究了3種裝藥材料對(duì)軸向式MEFP成型及侵徹效果,并得到了在特定裝藥下藥型罩壁厚和曲率半徑最佳取值范圍。楊寶良等[16]對(duì)在不同起爆方式下MEFP戰(zhàn)斗部形成的EFP陣列進(jìn)行了研究,得到在中心線(xiàn)起爆與端面起爆方式下的MEFP均能形成初速大、攻角小、氣動(dòng)性能良好的EFP。

基于EFP多層罩技術(shù)侵徹深度大的優(yōu)點(diǎn)和MEFP多點(diǎn)毀傷的特點(diǎn)提出了一種雙層罩軸向組合式裝藥MEFP,運(yùn)用數(shù)值模擬的方式再現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)成型及侵徹過(guò)程,研究裝藥高度、主(輔)曲徑比、主(輔)壁厚、主(輔)前后級(jí)壁厚比等因素對(duì)爆炸成彈丸成型規(guī)律的影響,并探究其對(duì)45#鋼靶板的侵徹能力。

1 裝藥結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

提出一種雙層等壁厚球缺型藥型罩、軸向組合式裝藥結(jié)構(gòu)的MEFP。戰(zhàn)斗部有限元網(wǎng)格示意圖如圖1所示。雙層罩組合裝藥式MEFP結(jié)構(gòu)主要由殼體、隔板、獨(dú)立主輔裝藥、閉氣環(huán)、主輔雙層藥型罩組成,網(wǎng)格尺寸分別為1.5 mm、2 mm、2 mm、1 mm、0.6 mm。為對(duì)目標(biāo)裝甲多點(diǎn)毀傷,采用9罩式結(jié)構(gòu),主罩1枚雙層,輔罩8枚雙層,輔罩繞主罩中心周向均勻放置。主輔罩裝藥間距15 mm,起爆方式采用9點(diǎn)同時(shí)起爆,起爆點(diǎn)位于各子裝藥頂面中心位置。各子裝藥之間由隔板填充,材料為尼龍材料,用以減小各主輔裝藥之間爆轟波的影響。MEFP結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,H為裝藥高度,D1,D2分別為主、輔罩裝藥直徑,R1,R2分別為主、輔罩曲率半徑。圖2結(jié)構(gòu)模型中主罩底內(nèi)口徑和裝藥直徑為50 mm,輔罩底內(nèi)口徑和裝藥直徑為30 mm,口徑170 mm,殼體壁厚5 mm,閉氣環(huán)厚度4 mm。

圖1 MEFP有限元網(wǎng)格示意圖Fig.1 Schematic of MEFP finite element mesh

圖2 MEFP結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of MEFP structure

通過(guò)TRUEGRID建立該MEFP有限元網(wǎng)格模型,為觀測(cè)主、輔藥型罩全運(yùn)動(dòng)過(guò)程,建立該結(jié)構(gòu)的三維全模型。數(shù)值模型采用g-cm-μs單位制。計(jì)算網(wǎng)格是Solid164八節(jié)點(diǎn)六面體單元,殼體、裝藥、隔板、藥型罩、閉氣環(huán)等均采用拉格朗日算法,各部件之間的接觸采用自動(dòng)面-面接觸算法。在數(shù)值模擬計(jì)算過(guò)程中,裝藥采用8701高爆炸藥,材料模型為HIGH_EXPLOSIVE_BURN,狀態(tài)方程為JWL,其主要參數(shù)見(jiàn)表1[6]。主、輔前后級(jí)藥型罩材料采用紫銅,閉氣環(huán)材料采用鋁,殼體材料采用45#鋼,金屬材料全部采用JOHNSON-COOK材料模型,狀態(tài)方程為GRUNEISEN,材料主要參數(shù)見(jiàn)表2[6]。隔板采用尼龍材料,模型采用MAT_PLASTIC_KINE MATIC,材料參數(shù)見(jiàn)表3[17]。

表1 8701炸藥參數(shù)Table 1 Parameters of 8701 explosive

表2 金屬材料參數(shù)Table 2 Parameters of metal material

表3 尼龍材料參數(shù)Table 3 Parameters of nylon material

2 MEFP成型過(guò)程分析

雙層罩軸向組合式裝藥結(jié)構(gòu)MEFP的聚能結(jié)構(gòu)主要由殼體、隔板、藥型罩和閉氣環(huán)組成,在0～1 μs時(shí)裝藥被瞬間起爆,在1～9 μs時(shí)高爆炸藥8701瞬間起爆所產(chǎn)生的高壓以球形爆轟波在各子裝藥內(nèi)傳播。由于尼龍材料作為隔板在裝藥與裝藥之間充當(dāng)填充物質(zhì),大大削弱了各爆轟波之間的相互影響,使得各爆轟波在各自裝藥內(nèi)傳播具有較好的獨(dú)立性,9 μs時(shí)爆轟波與藥型罩接觸,爆轟波在裝藥和藥型罩分界面發(fā)生透射和反射現(xiàn)象;在9～12 μs時(shí),透射波由分界面?zhèn)魅胨幮驼质顾幮驼职l(fā)生塑性變形,反射波反向傳入裝藥。爆轟應(yīng)力波傳播過(guò)程見(jiàn)圖3。

圖3 爆轟波傳播示意圖Fig.3 Schematic diagram of blast wave propagation

爆轟波在各聚能部件聚能作用下與雙層藥型罩接觸,在接觸瞬間完成裝藥和藥型罩之間的能量傳遞,并且藥型罩在爆炸載荷作用下發(fā)生壓垮、翻轉(zhuǎn)、成型等過(guò)程,主輔雙層罩成型過(guò)程如圖4所示。

圖4 雙層罩組合式裝藥MEFP成型過(guò)程Fig.4 The forming process of double-layer liner combined charge MEFP

在MEFP成型過(guò)程中分為4個(gè)階段：壓垮階段(0～14 μs)、翻轉(zhuǎn)階段(14～46 μs)、成型階段(46～150 μs)和穩(wěn)定分離階段(150 μs之后)。壓垮階段爆炸載荷作用于藥型罩,使得藥型罩由原本球缺罩壓垮成餅狀。在翻轉(zhuǎn)階段,藥型罩同爆轟產(chǎn)物有效作用結(jié)束,藥型罩頂部微元的軸向速度大于底部微元的軸向速度,從而在藥型罩頂部與底部形成速度梯度,藥型罩各微元在速度梯度作用下由餅狀向外翻轉(zhuǎn)并逐漸向彈丸形狀成型。在成型階段,藥型罩中部軸向速度超前,邊緣軸向速度滯后,因此向?qū)ΨQ(chēng)軸收攏,最終形成帶尾裙的彈丸。前級(jí)EFP軸向速度始終大于后級(jí)EFP軸向速度,前后級(jí)EFP在飛行過(guò)程中可穩(wěn)定分離。在穩(wěn)定分離階段前后級(jí)EFP完全分離并進(jìn)行持續(xù)性分離。在分離過(guò)程當(dāng)中,中心雙層罩受周向爆轟波影響較為均勻,飛行過(guò)程當(dāng)中軸向性較好,周向雙層罩受中心爆轟波影響在飛行過(guò)程中存在一定的擴(kuò)散,150 μs時(shí)各EFP成型參數(shù)如表4所示。

表4 150 μs時(shí)各MEFP成型參數(shù)Table 4 MEFP moulding parameters at 150 μs

3 MEFP成型因素分析

3.1 裝藥高度影響分析

裝藥長(zhǎng)徑比L/D對(duì)EFP的速度有較大的影響。當(dāng)裝藥長(zhǎng)徑比增大時(shí),EFP的長(zhǎng)徑比亦增大,速度相應(yīng)提升,但其速度的提升幅度隨裝藥長(zhǎng)徑比的增加而逐漸減小[18]。在主裝藥直徑50 mm、輔裝藥直徑30 mm、主罩曲率半徑50 mm、輔罩曲率半徑39 mm、藥型罩壁厚4 mm、主輔藥型罩前后級(jí)壁厚1∶1既定條件下,探究裝藥高度H在60 mm、65 mm、70 mm、75 mm、80 mm、85 mm、90 mm七種工況條件下的MEFP主輔雙層罩成型規(guī)律,成型結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同裝藥高度下MEFP主(輔)雙層罩成型對(duì)比Table 5 Comparison of MEFP main(auxiliary) double-layer liners moulding at different charging heights

由圖5可知,隨裝藥高度增加,各主輔前后級(jí)EFP的速度也隨之增加,且隨裝藥高度增加呈現(xiàn)線(xiàn)性增長(zhǎng),主輔前級(jí)EFP速度均大于主輔后級(jí)EFP速度,有利于前后級(jí)EFP穩(wěn)定分離。

圖5 EFP長(zhǎng)徑比、速度隨裝藥高度變化圖Fig.5 Variation of EFP L/D ratio and speed with charging height

隨裝藥高度增加,主輔前級(jí)EFP長(zhǎng)徑比呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),主罩前級(jí)長(zhǎng)徑比隨裝藥高度增長(zhǎng)尤為明顯;主輔后級(jí)EFP長(zhǎng)徑比呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)。原因是后級(jí)EFP在塑性變形過(guò)程當(dāng)中有來(lái)自前級(jí)EFP塑性變形的束縛,而前級(jí)EFP沒(méi)有。當(dāng)裝藥高度為60 mm、65 mm時(shí)裝藥過(guò)低,EFP長(zhǎng)徑比過(guò)小,成型為短粗狀,不利于彈丸對(duì)裝甲的侵徹。當(dāng)裝藥高度為80 mm、85 mm、90 mm時(shí)裝藥過(guò)高,EFP長(zhǎng)徑比過(guò)大,成型長(zhǎng)條狀,不利于彈丸在空中的穩(wěn)定飛行。當(dāng)裝藥高度為70 mm、75 mm時(shí),EFP長(zhǎng)徑比適中,彈丸成型較好,有利于彈丸穩(wěn)定飛行和對(duì)裝甲的侵徹。裝藥高度為75 mm時(shí),各EFP的速度、長(zhǎng)徑比均優(yōu)于裝藥高度為70 mm,故裝藥高度選定75 mm。

3.2 藥型罩曲徑比影響分析

藥型罩曲徑比R1/D1(R2/D2)對(duì)EFP成型有較大影響。在裝藥高度75 mm、藥型罩壁厚4 mm和主輔藥型罩前后級(jí)壁厚1∶1等既定條件下,探究主(輔)曲徑比R1/D1(R2/D2)在0.7(1.0)、0.8(1.1)、0.9(1.2)、1.0(1.3)、1.1(1.4)、1.2(1.5)、1.3(1.6)七種工況條件下的MEFP主輔雙層罩成型規(guī)律,成型結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同曲徑比R1/D1(R2/D2)下MEFP主(輔)雙層成型對(duì)比Table 6 Comparison of MEFP main (auxiliary) double-layer liners moulding under different curvature ratios

由圖6可知隨主輔曲徑比增大,主輔前級(jí)EFP速度減小,主輔后級(jí)EFP后級(jí)速度增大,前級(jí)EFP速度總大于后級(jí)EFP速度,有利于前后級(jí)EFP穩(wěn)定分離,且前后級(jí)EFP速度隨曲徑比增大趨于平緩、穩(wěn)定。這是因?yàn)殡S曲徑比增大,藥型罩與裝藥接觸面積減小,藥型罩罩頂高度減小,所受到的爆炸載荷作用減小,這直接導(dǎo)致主輔前級(jí)EFP速度減小。而后級(jí)EFP速度增大是由于雙層藥型罩在接觸傳遞能量過(guò)程中,前級(jí)EFP所獲取的能量減少,故后級(jí)EFP所獲取到的能量增加,后級(jí)EFP速度增大。雙層罩EFP在塑性變形過(guò)程中,后級(jí)EFP塑性變形始終受到前級(jí)EFP塑性變形束縛,故主輔前級(jí)EFP速度均大于主輔后級(jí)EFP速度。

圖6 EFP長(zhǎng)徑比、速度隨主(輔)曲徑比變化圖Fig.6 Variation of EFP L/D ratio and speed with main (auxiliary) curvature to diameter ratio

隨主輔曲徑比增大,主輔前級(jí)EFP長(zhǎng)徑比從整體上觀察呈現(xiàn)減小趨勢(shì),主輔后級(jí)EFP總體上呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。主輔前級(jí)EFP速度的下降導(dǎo)致EFP頂部微元與EFP底部微元速度梯度減小,故主輔前級(jí)EFP長(zhǎng)徑比減小。同理,主輔后級(jí)EFP速度增大致使主輔后級(jí)EFP長(zhǎng)徑比增大。

由表6可知得,主(輔)曲徑比在0.7(1.0),0.8(1.1),0.9(1.2)工況下長(zhǎng)徑比過(guò)大,不利于侵徹。主(輔)曲徑比在1.1(1.4),1.2(1.5),1.3(1.6)工況下長(zhǎng)徑比過(guò)小,不利于穩(wěn)定飛行。主(輔)曲徑比在1.0(1.3)下,主(輔)前后級(jí)EFP成型較好。

3.3 藥型罩壁厚影響分析

藥型罩總壁厚對(duì)EFP成型有影響。在裝藥高度75 mm、主(輔)曲徑比1.0(1.3)、主(輔)前后級(jí)壁厚1∶1等既定條件下,探究主(輔)壁厚在3.0 mm(1.5 mm)、3.5 mm(2.0 mm)、4.0 mm(2.5 mm)、4.5 mm(3.0 mm)、5.0 mm(3.5 mm)五種工況條件下的MEFP主輔雙層罩成型規(guī)律,成型結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同主(輔)壁厚下MEFP主(輔)雙層成型對(duì)比Table 7 Comparison of MEFP main (auxiliary) double-layer liners moulding with different main (auxiliary) wall thicknesses

由圖7可知,隨著罩壁厚增加,主輔前后級(jí)EFP速度均呈下降趨勢(shì),原因是隨罩壁厚越厚,藥型罩發(fā)生塑性變形過(guò)程需要消耗的能量越大,而藥型罩所受到的爆炸載荷一定,故各EFP的速度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),且各EFP速度減小幅度隨總壁厚增加而減緩。各工況下輔罩壁厚均小于主罩壁厚,這使得輔罩前后級(jí)EFP速度均大于主罩前后EFP速度。

圖7 EFP長(zhǎng)徑比、速度隨主(輔)藥型罩總壁厚變化圖Fig.7 Variation of EFP L/D ratio and speed with the wall thickness of the main (auxiliary) double-layer liners

隨著壁厚增加,各EFP的長(zhǎng)徑比總體呈減小趨勢(shì)。原因是因?yàn)镋FP的速度呈現(xiàn)下降趨勢(shì),各EFP速度梯度減小,各EFP長(zhǎng)徑比也隨之減小,且各EFP長(zhǎng)徑比減小幅度隨壁厚增加而減緩。

由表7中EFP成型形態(tài)可知,主(輔)壁厚為3.0 mm(1.5 mm)、3.5 mm(2.0 mm)時(shí),各EFP成型長(zhǎng)條狀,長(zhǎng)徑比過(guò)大,容易斷裂。主(輔)壁厚為4.5 mm(3.0 mm)、5.0 mm(3.5 mm)時(shí),各EFP成型短粗壯,長(zhǎng)徑比較小,不利于侵徹。主(輔)壁厚為4.0 mm(2.5 mm)時(shí),主輔前后級(jí)EFP成型較好,長(zhǎng)徑比適中,有利于穩(wěn)定飛行和侵徹。

3.4 前后級(jí)壁厚比影響分析

雙層結(jié)構(gòu)中,藥型罩前后級(jí)壁厚比對(duì)EFP成型有影響。在裝藥高度75 mm,主(輔)曲徑比1.0(1.3)、主(輔)壁厚4.0 mm(2.5) mm等既定條件下,探究前后級(jí)藥型罩壁厚比值在0.33、0.50、0.67、1.00、1.50五種工況條件下的MEFP主輔雙層罩成型規(guī)律,成型結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 不同前后級(jí)罩壁厚比下MEFP主(輔)雙層成型對(duì)比Table 8 Comparison of MEFP main (auxiliary) double-layer liners moulding with different wall thickness ratios of front and rear liners

由圖8可知,隨前后級(jí)壁厚比值增大各EFP的速度也隨之呈線(xiàn)性下降。由于輔罩壁厚薄于主罩壁厚,使得周向輔罩前后級(jí)EFP的速度均大于中心主罩前后級(jí)EFP的速度,且主(輔)前級(jí)EFP速度均大于主(輔)后級(jí)EFP速度。

圖8 EFP長(zhǎng)徑比、EFP速度隨主(輔)前后級(jí)壁厚變化圖Fig.8 Variation of EFP L/D ratio and speed with wall thickness ratio of main (auxiliary) front and rear level liner

隨前后級(jí)壁厚比值增大各子EFP長(zhǎng)徑比均隨之先減小后增大,這是因?yàn)榍昂蠹?jí)壁厚隨壁厚比增大由最初前薄后厚逐漸變成前厚后薄造成的。主(輔)前后級(jí)EFP在壁厚比值大于0.5時(shí)均呈現(xiàn)頭部小、中徑細(xì)、尾翼大的特點(diǎn),壁厚比為0.5較0.33各EFP尾裙更加收斂。故MEFP成型在壁厚比為0.5時(shí)較好。

4 侵徹威力分析

4.1 MFEP極限侵徹威力分析

綜上所述,雙層罩軸向組合式裝藥結(jié)構(gòu)MEFP在裝藥高度75 mm、主(輔)曲徑比1.0(1.3)、主(輔)罩壁厚4.0 mm(2.5 mm)、主(輔)罩前后級(jí)壁厚比值0.5時(shí)各EFP成型較好。選定以美國(guó)LAV-25輪式步兵戰(zhàn)車(chē)作為MEFP的侵徹目標(biāo)驗(yàn)證MEFP侵徹能力,選取正面首上裝甲,等效靶為12 mm厚45#鋼靶[14],靶板長(zhǎng)×寬為400 mm×400 mm,靶板中心200 mm×200 mm區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密1 mm,周邊區(qū)域通過(guò)3∶1比例進(jìn)行2次網(wǎng)格稀疏化處理,以減小仿真計(jì)算量。通過(guò)在炸高0.3 m處主輔前級(jí)EFP侵徹45#鋼靶板,主輔后級(jí)EFP侵徹45#鋼靶板,MEFP整體侵徹45#鋼靶板仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證主輔前級(jí)EFP、主輔后級(jí)EFP、MEFP整體對(duì)裝甲的毀傷能力。毀傷結(jié)果見(jiàn)圖9和表9。

表9 MEFP侵徹結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 9 Statistics of MEFP penetration results

圖9 炸高0.3 m時(shí)MEFP侵徹45#鋼靶板Fig.9 MEFP penetrate into 45# steel target plate at 0.3 m height of burst

由圖9可知,前級(jí)EFP和后級(jí)EFP單獨(dú)侵徹45#鋼靶板均可穩(wěn)定穿透第一層靶板并對(duì)第二層靶板造成局部毀傷,MEFP對(duì)45#鋼靶板可穩(wěn)定穿透兩層靶板,并對(duì)第三層靶板局部區(qū)域造成毀傷。無(wú)論是前級(jí)EFP、后級(jí)EFP對(duì)45#鋼靶板單獨(dú)侵徹,還是MEFP對(duì)45#鋼靶板整體侵徹,均對(duì)45#鋼靶板造成了9點(diǎn)位貫穿毀傷。由表9數(shù)據(jù)可知,開(kāi)孔直徑均大于10 mm,MEFP侵徹深度較前級(jí)EFP,主罩和輔罩分別提升了69.7%和40%,較后級(jí)EFP,主罩和輔罩分別提升了86.7%和84.2%。由侵徹結(jié)果可知,雙層罩軸向組合式裝藥結(jié)構(gòu)MEFP可以對(duì)裝甲目標(biāo)實(shí)現(xiàn)深侵徹、多點(diǎn)位毀傷。

4.2 大炸高下MEFP侵徹威力分析

MEFP在穩(wěn)定飛行階段,輔罩EFP受中心爆轟波影響,在軸向上存在一定的擴(kuò)散,這對(duì)MEFP侵徹目標(biāo)裝甲有所影響。對(duì)MEFP在炸高分別為1 m、2 m、3 m、4 m、5 m五種工況下探究MEFP對(duì)靶板的開(kāi)孔特點(diǎn)。

由圖10可知,炸高為1 m、2 m時(shí),主罩EFP軸向性較好,對(duì)靶板開(kāi)孔在一個(gè)點(diǎn)位上,輔罩由于存在擴(kuò)散,前級(jí)EFP和后級(jí)EFP對(duì)靶板開(kāi)孔相連,對(duì)靶板開(kāi)出9個(gè)孔位。當(dāng)炸高不小于2 m時(shí),主罩EFP同軸性依舊很好,輔罩EFP擴(kuò)散性隨炸高增大而增大,且輔罩前級(jí)EFP和后級(jí)EFP開(kāi)孔分離并在靶板開(kāi)孔上呈“米”字形,可對(duì)靶板開(kāi)出17個(gè)孔洞。

圖10 大炸高下MEFP開(kāi)孔特性Fig.10 MEFP opening characteristics under large burst heights

由表10數(shù)據(jù)和圖11曲線(xiàn)圖觀察可知,輔罩前后級(jí)毀傷半徑均隨炸高增大而增大,且輔罩前后級(jí)EFP毀傷半徑間距隨炸高增大而增大。由上所述,MEFP在大炸高工況下,可對(duì)目標(biāo)靶板實(shí)現(xiàn)多孔位毀傷。

表10 輔罩前后級(jí)EFP開(kāi)孔參數(shù)表Table 10 Parameters of EFP openings of auxiliary liner

圖11 輔罩落點(diǎn)毀傷半徑隨炸高變化示意圖Fig.11 Schematic diagram of the variation of damage drop radius of auxiliary liner with burst height

5 結(jié)論

1)通過(guò)MEFP成型數(shù)值仿真計(jì)算,驗(yàn)證了文中提出的雙層罩軸向組合式裝藥MEFP聚能戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)的可行性,該戰(zhàn)斗部起爆后可穩(wěn)定成型前級(jí)9枚,后級(jí)9枚,總計(jì)18枚EFP。實(shí)現(xiàn)了雙層罩技術(shù)在MEFP中的應(yīng)用。

2)雙層罩軸向組合式裝藥結(jié)構(gòu)MEFP在裝藥高度為75 mm、主(輔)罩曲徑比為1.0(1.3)、主(輔)罩壁厚為4 mm(2.5 mm)、主(輔)藥型罩壁厚比值為0.5時(shí),MEFP各子EFP長(zhǎng)徑比適中、速度較大,具體表現(xiàn)為主罩前(后)級(jí)EFP長(zhǎng)徑比為1.88(1.82),輔罩前(后)級(jí)長(zhǎng)徑比為2.31(1.78),主罩前(后)級(jí)EFP速度為1 712 m·s-1(1 371 m·s-1),輔罩前(后)級(jí)EFP速度為2 257 m·s-1(1 894 m·s-1)。

3)MEFP在炸高為0.3 m時(shí)各子EFP對(duì)目標(biāo)裝甲開(kāi)孔均大于10 mm,MEFP前級(jí)和后級(jí)EFP均可穩(wěn)定穿透一層靶板,MEFP在穿透兩層靶板后任具有后效侵徹能力。在大炸高條件下, MEFP中心主罩同軸性較好,可對(duì)目標(biāo)裝甲進(jìn)行雙重侵徹毀傷,周向輔罩具有擴(kuò)散性,可對(duì)目標(biāo)裝甲進(jìn)行多點(diǎn)位毀傷,最多可對(duì)目標(biāo)開(kāi)17個(gè)孔位,輔罩前后級(jí)EFP孔位和孔位間距隨炸高增大呈‘米’字形擴(kuò)散。

研究?jī)?nèi)容對(duì)多層罩技術(shù)應(yīng)用于MEFP末敏彈聚能戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了參考。