北京理工大学李营：炸药装填比显著影响反舰导弹穿透和偏转性能

　　现代海战中大型水面舰艇具有多层甲板结构,反舰导弹需要足够的穿透能力才能对大型水面舰艇起到有效的毁伤。北京理工大学李营教授团队研究了半穿甲战斗部对舰船多层甲板的侵彻毁伤效应,分析战斗部不同着靶姿态下的弹道性能。设计不同战斗部装填比方案,运用LS-DYNA非线性有限元软件,讨论半穿甲战斗部着角、攻角对多层甲板穿透效果和弹道偏转的影响,甲板长 1000mm、 宽 1000mm, 厚度依次为 76mm,19mm,31mm,12mm,12mm,12 mm。各层甲板的间隔依次为2 m,5.8m,2m,2 m,2 m。探究装填比对战斗部侵彻能力的影响,对各方案下由战斗部侵彻引起的毁伤效果进行综合评估。

　　

　　(a) 0.2装填比战斗部1/2限元模型

　　

　　(b) 0.3装填比战斗部1/2限元模型

　　

　　(c) 0.35装填比战斗部1/2限元模型

　　

　　(d)0.4装填比战斗部1/2限元模型

　　图1 不同装填比战斗部模型

　　

　　图2 6层甲板有限元模型

　　北京理工大学李营教授团队研究的该论文中对 0.2,0.3,0.35,0.4四种装填比战斗部均以 820 m/s 的初速度垂直侵彻, 能够完全穿透6层甲板,且随着侵彻层数增加,战斗部壳体头部侵蚀程度加深, 壳体头部厚度逐渐变薄,头部伴有镦粗现象。

　　

　　图四给出了,着角的变化对每层靶板的剩余速度影响,可以看出倾斜角越大速度衰减越严重。对于着角对弹体偏转的影响,着角 5°、10°侵彻,战斗部侵彻弹道偏转角度较小, 不影响战斗部侵彻目标舱室;着角 20°侵彻,战斗部穿透 6 层甲板后弹道偏转角度较大,可能会偏离预定的目标舱室。对于壳体强度,0.2,0.3装填比战斗部在不同着角侵彻甲板的过程中, 能够保持结构完整并穿透 6 层甲板, 但弹体头部一侧受力集中, 弹身一侧侵蚀较严重;0.35 装填比战斗部壳体厚度较薄,在 20°着角时能保持结构完整并穿透 5 层甲板,0.4装填比战斗部壳体厚度最薄,在 20°着角时能保持结构完整但仅可穿透3层甲板。

　　倾角变化对靶板破坏影响,甲板接触时的受力不均导致战斗部运动路径发生偏转, 使得战斗部在侵彻下一层甲板时着角增大, 甲板破孔面积随之增大, 破孔形状逐渐由圆形发展为椭圆形。 随着装填比的增加, 战斗部侵彻多层甲板后, 甲板破孔面积有明显增大的趋势。

　　

　　(a) 0°

　　

　　(b) 5°

　　

　　(c) 10°

　　

　　(d) 20°

　　图3 0.4装填比战斗部不同倾斜角侵彻6层甲板破坏情况

　　

　　(a) 3°

　　

　　(b) 4°

　　

　　(c) 6°

　　

　　(d) 8°

　　图9 0.3装填比战斗部不同攻角侵彻6层甲板甲板破坏情况

　　

　　(a) 0°

　　

　　(b) 5°

　　

　　(c) 10°

　　

　　(d) 20°

　　图5 0.35装填比战斗部不同倾斜角侵彻6层甲板

　　

　　(a) 3°

　　

　　(b) 4°

　　

　　(c) 6°

　　

　　(d) 8°

　　图11 0.35装填比战斗部不同初始攻角侵彻6层甲板

　　攻角对战斗部侵彻甲板有非常显著的影响。在3°～8°的初始攻角状态, 0.2,0.3,0.35装填比战斗部能够保持结构完整并穿透6层甲板,0.4装填比战斗部仅能穿透前3层甲板。研究中发现攻角变化对相同战斗部侵彻多层甲板时的速度变化影响较小。不同装填比战斗部中,侵彻第2层甲板后战斗部剩余速度的衰减最大。

　　综上所述,战斗部初始着靶姿态对侵彻多层板后的剩余速度、弹道偏转、对多层板毁伤效果影响较大。装填比不同相同质量战斗部对侵彻多层板毁伤效果有影响。北京理工大学李营教授团队的该仿真研究对研究反舰导弹对大型水面舰艇毁伤研究具有参考价值。

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