串联战斗部前级K装药结构的优化设计

陈闯 李伟兵 王晓鸣 李文彬 吴巍

陈闯, 李伟兵, 王晓鸣, 李文彬, 吴巍. 串联战斗部前级K装药结构的优化设计[J]. 高压物理学报, 2014, 28(1): 73-78. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.012
引用本文: 陈闯, 李伟兵, 王晓鸣, 李文彬, 吴巍. 串联战斗部前级K装药结构的优化设计[J]. 高压物理学报, 2014, 28(1): 73-78. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.012
CHEN Chuang, LI Wei-Bing, WANG Xiao-Ming, LI Wen-Bin, WU Wei. Optimization Design of Precursor K-Charge Structure of Tandem Warhead[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(1): 73-78. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.012
Citation: CHEN Chuang, LI Wei-Bing, WANG Xiao-Ming, LI Wen-Bin, WU Wei. Optimization Design of Precursor K-Charge Structure of Tandem Warhead[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(1): 73-78. doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.012

串联战斗部前级K装药结构的优化设计

doi: 10.11858/gywlxb.2014.01.012
基金项目: 国家自然科学基金(11202103);江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ11_0268)
详细信息
    作者简介:

    陈闯(1987-), 男, 博士研究生, 主要从事战斗部设计及目标毁伤技术研究. E-mail:chenchuang517@126.com

  • 中图分类号: O385;TJ410.3

Optimization Design of Precursor K-Charge Structure of Tandem Warhead

  • 摘要: 针对串联战斗部前级装药大开孔兼顾侵深的要求,应用LS-DYNA有限元软件,结合正交优化设计方法,仿真研究了K装药的药型罩及隔板结构参数对高速聚能杆式射流成型的影响规律,找出了形成较高头部速度的聚能杆式射流的药型罩外壁曲率半径和偏心距(分别为90~110 mm和35~40 mm)。计算得到了各结构参数(偏心距、罩外壁曲率半径、壁厚、隔板直径、张角、锥角)对聚能杆式侵彻体成型指标(头部速度和头尾速度差)影响的主次顺序,获得了K装药结构参数的最佳组合。进行了X光成像及侵彻钢靶实验,侵深达到装药口径的3.73倍,侵彻孔径为装药口径的0.36倍,侵彻孔径较均匀。数值模拟结果与实验结果吻合较好,研究结果为串联聚能装药技术的进一步研究提供了参考依据。

     

  • 图  1(a)  K装药结构

    Figure  1(a).  Structure of K-charge

    图  1(b)  爆轰波形

    Figure  1(b).  Detonation wave

    图  60 μs时头部速度随r1a的变化

    Figure  2.  Variation of tip velocity with r1 and a at 60 μs

    图  各因素中的各个水平对vtip和Δv的影响

    Figure  3.  Effects of factor levels on vtip and Δv

    表  1  正交试验的各因素水平表

    Table  1.   Factor levels in orthogonal test

    Factor level Factor
    a/(mm) r1/(mm) h/(mm) Dg/Dk α/(°) β/(°)
    1 35 90 2.2 0.70 3 50
    2 36 95 2.4 0.75 4 55
    3 37 100 2.6 0.80 5 60
    4 38 105 2.8 0.85 6 65
    5 39 110 3.0 0.90 7 70
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    表  2  L25正交阵列各方案的计算结果

    Table  2.   Results of simulation scheme using L25 orthogonal array

    Project La Lr1 Lh LDg Lα Lβ vtip/(m/s) vtail/(m/s) Δv /(m/s)
    1 1 1 1 1 1 1 5 893 1 445 4 448
    2 1 2 2 2 2 2 5 550 1 605 3 945
    3 1 3 3 3 3 3 5 480 1 779 3 701
    4 1 4 4 4 4 4 5 415 1 943 3 472
    5 1 5 5 5 5 5 5 432 2 039 3 393
    6 2 1 2 3 4 5 5 906 1 380 4 526
    7 2 2 3 4 5 1 5 746 1 549 4 197
    8 2 3 4 5 1 2 5 482 1 711 3 771
    9 2 4 5 1 2 3 4 909 1 732 3 177
    10 2 5 1 2 3 4 5 723 2 214 3 509
    11 3 1 3 5 2 4 5 672 1 226 4 446
    12 3 2 4 1 3 5 5 319 1 414 3 905
    13 3 3 5 2 4 1 5 205 1 562 3 643
    14 3 4 1 3 5 2 5 842 2 062 3 780
    15 3 5 2 4 1 3 5 641 2 118 3 523
    16 4 1 4 2 5 3 5 734 1 298 4 436
    17 4 2 5 3 1 4 5 375 1 406 3 969
    18 4 3 1 4 2 5 6 121 2 410 3 711
    19 4 4 2 5 3 1 5 739 1 988 3 751
    20 4 5 3 1 4 2 5 287 1 996 3 291
    21 5 1 5 4 3 2 5 921 1 335 4 586
    22 5 2 1 5 4 3 6 255 1 529 4 726
    23 5 3 2 1 5 4 5 608 1 606 4 002
    24 5 4 3 2 1 5 5 295 1 749 3 546
    25 5 5 4 3 2 1 5 346 1 894 3 452
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    表  3  各个指标的极差

    Table  3.   Extreme differences of different indexes

    Factor Svtip/(m/s) SΔv/(m/s)
    a 149.2 270.6
    r1 385.2 1 054.8
    h 598.4 281.2
    Dg 365.6 252.8
    α 152.8 215.4
    β 57.8 96.4
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    表  4  正交优化后K装药结构仿真与实验结果的对比(60 μs)

    Table  4.   Comparison of simulated and experimental results for K-charge based on the orthogonal design (60 μs)

    Process Method Picture vtip/(m/s) vtail/(m/s) P/(mm) Dh/(mm)
    Formation Sim. 5 846 1 764
    Exp. 5 628 1 520
    Penetration Sim. 428 36
    Exp. 410 40
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  • 收稿日期:  2012-03-27
  • 修回日期:  2012-08-29

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