聚能射流的成形机理及其应用研究

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1、1绪论1.1本文研究的目的和意义聚能效应最初也是最主要的应用是反坦克破甲弹。破甲弹的发展方向是提高破甲深度，追求穿透坦克装甲并有一定后效，随着坦克防护技术的进步，对破甲弹药的破甲性能提出了更高的要求⑴。本文主要的研究口的就是设计一种具有典型意义的聚能装药结构并选择合适的药型罩材料，以追求更佳的应用效果。1.2聚能射流的研究现状及应用1.2.1聚能装药早在19世纪，人们就已经发现了聚能现象，直到1923年人们才开始对此有所研究。在第二次世界大战初期，这一•原理已应用于弹药设计，出现了聚能破甲弹，或称为空心装药破甲弹(shapedcharge)□这种聚能装药结构Fl前仍广泛地应用于反

2、坦克、反装甲的各种导弹、炮弹、地雷以及其他弹药上。在民用爆破工程中，聚能装药也得到了广泛应用⑵。聚能装药作为一种产生高能量密度的技术，在军事领域和民用领域得到了越来越广泛的应用。从装药结构上，其发展历史大致可以划分为3个阶段：第一阶段是聚能射流弹时代。聚能射流弹的应用始于第二次世界大战，主要在军事方面。它以低炸高、大穿深为主要特点，但其穿孔孔径很不理想，后效不明显，大大限制了其在复杂、多变的战争环境中的应用。第二阶段是爆炸成型弹丸时代。到了20世纪70年代，为适应复杂、多变的战争环境,另一种聚能弹爆炸成型弹丸(EFP)应运而生。它以大炸高、弹坑孔径大且均匀、反应装甲对其干扰小以及

3、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，并很快应用丁军事领域。随着装甲技术的飞速发展，先后研制出高强度的装甲材料、复合材料、非金属材料,这些装甲材料均能有效地降低聚能破甲弹的作用。随着新技术和新概念的产生，世界军事强国又相继研制和发展了复合装甲、反应装甲、主动装甲、电磁装甲和智能装甲等。这些先进的材料和装甲技术对聚能破甲弹又有了新的防护效果，有的可使破甲效果下降70%以上，犬大提高了坦克和装甲车辆的生存能力⑴。为对付这些先进的装甲目标，弹的品种也和应地得到了快速发展。第三阶段是串联战斗部的发展和应用。从20世纪80年代至今，串联战斗部得到了空前的发展，它町以有

4、效地对付反应装甲和复合装甲。对于2级串联战斗部来说，无论是技术还是成本都是可以接受的，但对丁•多级串联战斗部来讲，技术复杂、成本高昂，成为限制聚能装约战斗部继续发展的“瓶颈S因此，新型多罩复合聚能装纱结构成为未來聚能战斗部发展的主要方向⑷。聚能装药作为成熟的反坚固口标技术，在反坦克、反舰、钻地、反机场跑道战斗部中得到了广泛的应用。聚能装药的类型很多，根据毁伤元素划分，一般分为射流装药、射弹装药和高速杆式弹丸装药。下面根据毁伤元索简述成型装药的分类及应用方向。典型的射流装的是小锥角罩装约，锥角为30。〜70。，在装的爆轰的驱动下的型罩形成杵休和射流，前者质量大，速度低于lkm/s,

5、基本无侵彻能力;后者质量小，一般只占药型罩质量的百分ZI•几，由于头部速度高(一般超过6km/s).速度梯度大，在与口标作用前急剧延伸，形成细长侵彻体，侵彻孔径小，深度深，常用于攻击坦克、装甲车辆等坚固目标。除小锥角罩装药外，常见的射流装药还有郁金香罩、双锥罩、喇叭罩、半球罩等装的。随着药型罩锥角的增大，射流速度将降低，而杵体的速度将提高。对于装药尺寸为①32mmxl00mm＞壁厚为1.5mm的铜药型罩，当锥角在150。〜160。时，射流和杵体速度相同，这时射流和杵体合成速度一致的弹丸，即爆炸成型弹丸(Explosivelyformedprojectile,EFP),这种装药称为

6、爆炸成型弹丸装药，简称EFP装药或射弹装药。爆炸成型弹丸速度在1.5〜2km/s,质量为原药型罩的(80〜90)%,特点是动能大、气动性能好、贯穿能力强、对炸高无严格要求，是击破各种轻装甲车辆和舰船密封隔舱的有力武器，也可用于对岩石、混凝土等口标的侵彻开孔［讥20世纪90年代出现了药型罩介于射流型和射弹型药型罩之间的成型装药，如杂合装药⑹、射流型弹丸装药(Jettingprojectilecharge,JPC),7低延伸率射流装药(Slowstretchingjet,SSJ)⑻等。这类装药长径比接近1,产生的毁伤元素是大长径比、有一定速度梯度的弹丸，弹丸质量占药型罩质量的50%

7、以上，头部速度为2〜5km/s,既有射流速度高、侵彻能力强的特征，也有爆炸成型弹丸药型罩质量利用率高、直径大、侵彻孔径大、大炸高性能好的特征，称为高速杆式弹丸。该弹丸主要用于串联战斗部的前级装药，为后级装药开辟侵彻通道，也可用丁鱼雷战斗部，攻击水中目标［9-,,］o随着装甲防护和战斗部设计技术的发展，成型装药的研究日益得到重视，近期出现了一些新的装药结构，除上述提到的装药外，述冇K装药(K-charge)＞分离式装药、多功能装药、多药型罩装药、纵火射弹装药、活性材料药型罩装药、W