活性聚能侵彻体作用混凝土结构靶毁伤效应研究

发布时间：2020-07-24 08:44

【摘要】：活性材料技术概念的提出与发展,为实现打击机场跑道目标提供了新的技术途径。将活性材料制备成聚能破甲战斗部药型罩,所形成活性聚能侵彻体不仅具有良好的侵彻能力,而且当其侵入目标一定深度后还能被激活而发生爆炸/爆燃反应,释放出大量的化学能,从而在动能侵彻和内部爆炸作用双重毁伤机理的联合作用下,对目标造成更致命的局部解体毁伤,实现常规弹药战斗部威力大幅度提升。本博士学位论文采用数值模拟、实验研究和理论分析相结合的方法,对活性聚能侵彻体作用混凝土结构靶毁伤增强效应及机理问题进行了研究。研究成果对促进活性材料在反跑道弹药领域的应用、提高聚能破甲战斗部毁伤能力,具有重要的指导和参考意义。论文主要研究工作及创新成果有:1.设计了活性聚能侵彻体能量释放实验测试系统,分析了活性药聚能侵彻体破甲后效超压的影响因素,建立了活性聚能侵彻体能量释放理论分析模型,给出了内爆超压与能量释放之间的关系。2.采用AUTODYN-2D数值模拟的方法,对活性药型罩形成聚能侵彻体的成形行为进行了研究,得到了活性药型罩结构参数与活性材料特性对活性聚能侵彻体成形行为的影响规律;开展活性聚能侵彻体成形X光实验,验证了聚能侵彻体的成形行为。3.基于机场跑道几何与结构特性的分析,建立了机场跑道结构等效模型;采用数值模拟的方法,研究了药型罩结构参数与着靶条件对侵彻行为的影响,得到了药型罩锥角、壁厚和炸高对侵彻深度与侵彻时间的影响规律。4.开展了活性聚能侵彻体作用混凝土靶侵爆联合毁伤效应实验研究,基于岩土介质内爆破模型,引入裂纹扩展理论,建立了活性聚能侵彻体作用混凝土靶产生裂纹及隆起效应理论模型,给出了裂纹、隆起与活性药型罩质量、爆破深度之间的关系,从而揭示了裂纹及隆起效应形成机理,对活性药型罩的设计具有重要的指导与参考意义。5.基于AUTODYN-2D数值模拟平台,采用RHT材料模型,研究了混凝土介质在内爆载荷作用下的失效机理。结果表明,混凝土介质在内爆载荷作用下各区域的失效机理不同,压碎区属剪切失效,裂隙区由拉伸失效引起,拉伸破坏区是剪切失效与拉伸失效共同作用的结果。6.基于实验结果与数值模拟,理论分析了活性聚能侵彻体作用混凝土结构靶爆破性能参量;基于活性药型罩聚能战斗部毁伤威力作战需求分析,提出了最优爆破深度区间理论模型,为活性聚能战斗部毁伤威力的优化指明了方向。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ410
【图文】：

反跑道,炸弹

破炸弹的弹体，组合安装了降落伞/火箭复合减速/增速装置。它主要由战术飞机在低空投放，炸弹在尾部稳定翼的翼片之间装有 4 台反向推力发动机，反向发动机在投弹后启动用以降低炸弹速度，之后弹体后方的降落伞打开使弹体转向接近垂直降落状态随后启动4组推进火箭发动机，烧掉降落伞的同时为炸弹增速，在延时引信的配合下，使弹体具有足够的动能穿透混凝土层后起爆，通过爆轰效应破坏跑道表层。“混凝土破坏者”攻击跑道时可以形成直径大约 5 米的弹坑，毁伤面积较大，但是由于其降落伞和正/反向火箭的调姿和加/减系统过于复杂，且炸重量较大，当时的战机大多只能挂载 1~3 枚。“混凝土破坏者”在执行反跑道作战任务时，必须非常精准地投放到跑道上才能发挥作用，当投到软土层上方时，作战效果甚至还不如普通炸弹。此外，实战证明，想要破坏跑道，一方面要求将“混凝土破坏者”精准地投放到宽带 40 米的直线距离内，另一方面还要求多架攻击机顺着跑道的轴线飞行，而跑道两端恰恰正是防空火力的最强方向；虽然由于当时阿拉伯盟军没有准备足够的防空火力，“混凝土破坏者”在实战中取得了一定的战绩，然而其缺点也是显而易见的。

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(b) BAP-100 线式爆炸和对混凝土跑道的攻击效果图 1.2BAP 反跑道炸弹“混凝土破坏者”、迪朗达尔”以及后来的 BAP-100 是同时代中打击机场跑道的明星炸弹，它们的特点是依靠炸弹的动能作用侵入混凝土层以后，采用延时引信引爆装药对机场跑道造成毁伤。为了增强空中力量对跑道的封锁效果，各国还发展了专门用于封锁跑道的机载投放器，反跑道炸弹向集束与小型化发展。小型化的反跑道炸弹重量小，无法采用传统的火箭增速装置达到动能穿透的目的，普遍采用两级串联破/爆战斗部，前级聚能破甲战斗部在跑道道面上形成柱形孔洞，后续爆破战斗部随进至孔洞5

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JP-233反跑道炸弹

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