战斗部破片对目标打击迹线的计算方法

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1、第3O卷第4期爆炸与冲击VolI3O，No．42010年7月EXPLOSIONANDSHOCKWAVESJu1．，2010文章编号：1001—1455(2010)04—0413—06战斗部破片对目标打击迹线的计算方法黄广炎，冯顺山，刘沛清(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083；2．北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081)摘要：提出了破片对目标打击迹线概念，通过建立预制或半预制破片战斗部对目标杀伤作用场参数的计算模型，以及在空间坐标系下破片各威力特性参数的相互转换，得到了一种破片打击迹线的计算方法，并基于VC

2、和MATLAB联合编程实现了战斗部破片打击迹线作用场的分布计算。通过破片对目标打击迹线可定量分析战斗部所有破片的整个空间分布，并直观描述每个破片的飞散方向、能量衰减及对目标打击能力变化情况，从而可精确地评价破片对目标不同要害位置处的打击效果。该杀伤作用场参数计算模型和破片对目标打击迹线计算方法可用于战斗部起爆姿态选择和对不同目标杀伤效果的威力评价，为战斗部方案设计和战斗部终点毁伤效应分析计算提供了新的参考依据和技术途径。关键词：爆炸力学；打击迹线；MATLAB；破片；战斗部；VC中图分类号：0383．1国标学科代码：130·3520文献标志码：A

3、1引言破片是杀伤或杀爆战斗部毁伤的重要元素，战斗部爆炸后的破片初速、飞行轨迹、能量衰减等杀伤特性参数非常复杂。以往基本上根据实验判断毁伤效果，但攻击目标的差异、战斗部装药结构、起爆条件等相关因素的变化都必须要用不同的实验方案，耗费人力物力巨大。计算机仿真技术的发展，带来了战斗部毁伤领域新的发展契机。在系统直观描述破片飞行弹道及杀伤能力方面，钱立新等[】]采用破片场仿真方法对大面积杀爆战斗部作用过程进行了威力评定，钱立新等基于防空战斗部提出了破片打击迹线的概念，研究了可描述杀伤、聚焦、多P和连续杆战斗部杀伤威力的打击迹线计算模型，蒋建伟等为模拟战斗

4、部破片的宏观可控性和微观随机性，建立了描述广义杀伤战斗部起爆及破片飞散的射击迹线仿真模型，冯顺山等对战斗部破片初速的轴线分布规律进行了实验研究，蒋建伟等[5建立了破片杀伤威力参数的计算模型。本文中，基于VC和MATLAB，进一步提出破片对目标打击迹线的概念，探讨杀伤战斗部破片对典型目标打击迹线的计算模型，形成新的战斗部对特定目标的终点毁伤效应评估概念。2破片对目标打击迹线概念破片对目标打击迹线与描述单个弹丸的运动轨迹及侵彻行为的射击线类似，破片对目标打击迹线是一条带有变化质量、速度和飞散方向的线段，该线段起点为战斗部起爆瞬间破片原始所处壳体微元的

5、位置，终点为该破片飞行一段距离后能量衰减至临界有效杀伤特定目标的位置处，用以表述破片的运动轨迹和对欲打击目标的有效毁伤范围。因此，战斗部破片对目标打击迹线随打击目标的不同而不同。战斗部起爆后对目标的杀伤作用场可用多条破片对目标打击迹线描述，每条破片对目标打击迹线分别对应不同战斗部壳体位置处破片的运动轨迹和对特定目标打击能力变化情况。即使是同一战斗部，如所打击的目标对象发生变化，战斗部的破片对目标打击迹线分布情况也将不同。*收稿日期：2009-03—17；修回日期：2009—09—12基金项目：中国博士后科学基金项目(20090460185)作者简

6、介：黄广炎(I982一)，男，博士，讲师。414爆炸与冲击第3O卷在已知战斗部装药结构、起爆姿态条件下，可以得到战斗部起爆驱动破片的离散初始威力特性参数，包括每个破片的质量、几何外形、三维空间坐标值、速度和飞散方向。以这些初始条件为基础，根据空气中外弹道方法计算所有破片的整个空气运行轨迹以及能量衰减情况，选择战斗部欲打击的目标并确定破片对该特定目标的毁伤准则，即可得到战斗部破片对目标打击迹线作用场的分布情况，从而精确评价破片对目标不同位置的打击效果。3破片杀伤作用场威力参数计算模型破片对目标打击迹线的计算，需建立战斗部破片杀伤作用场各威力特性参数

7、的计算模型。破片对目标的杀伤威力性能参数主要包括质量、初速、飞散方向、速度(能量)衰减等。取战斗部结构如图1所示(预制破片壳体、轴对称装药、一端起爆)，分别讨论破片各威力参数。3．1破片初速图1战斗部装药结构图采用对战斗部破片初速格尼公式修正的计算方Fig．1Chargestructureofwarhead法[4]，该方法适合各种装药结构、不同起爆方式下的战斗部破片初速计算，是一种广义破片初速计算方法。认为一般装药结构战斗部破片初速轴向分布函数主要与破片位置厂和对应的质量比p有关，即o，一H(f／d，)破片速度值发生较大变化的位置在战斗部的两端，

8、=H1(f／d，f1)Hzf，卢)。(2)式中：H(f／d)为起爆端修正系数，H((L-f)／d)为非起爆端修正系数。通过X射线测试结果