【摘要】：強(qiáng)磁場耦合聚能裝藥技術(shù)是提高聚能裝藥侵徹能力的一個非傳統(tǒng)技術(shù)。它創(chuàng)新性地采用在聚能射流慣性拉伸階段的不同時期施加強(qiáng)磁場的方法,利用電容器作為整個耦合系統(tǒng)的能量源供能螺線管產(chǎn)生軸向低頻強(qiáng)磁場,進(jìn)而在聚能射流通過螺線管時與預(yù)先加載產(chǎn)生的強(qiáng)磁場基于電磁感應(yīng)定律而發(fā)生耦合作用,改善聚能射流內(nèi)部應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài),從而延緩聚能射流的斷裂;強(qiáng)磁場的耦合作用也有效抑制和修正了斷裂聚能射流顆粒的翻轉(zhuǎn)和偏移,使斷裂后的聚能射流顆粒仍保持在同一軸線上。強(qiáng)磁場對聚能射流以上兩方面的耦合作用增加了聚能射流的有效長度,從而有助于提高其侵徹能力。同時,強(qiáng)磁場對聚能射流的耦合作用還可有效提高其軸向速度,使得聚能射流具有更高的軸向速度,也將有助于其侵徹能力的提高。強(qiáng)磁場耦合聚能裝藥的相關(guān)研究成果對未來大威力、新型破甲戰(zhàn)斗部的研發(fā)和設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)和試驗(yàn)依據(jù)。本文研究的主要內(nèi)容包括:(1)強(qiáng)磁場延緩聚能射流斷裂機(jī)制的研究基于不可壓縮完全塑性模型以及電磁感應(yīng)定律,推導(dǎo)得到了強(qiáng)磁場耦合作用下聚能射流徑向速度表達(dá)式,并且根據(jù)強(qiáng)磁場與聚能裝藥耦合系統(tǒng)的放電電流特性結(jié)合螺線管內(nèi)部磁場分布理論,得到了聚能射流不同速度單元通過強(qiáng)磁體時所經(jīng)歷的磁感應(yīng)強(qiáng)度。順序利用等效電路模型、磁場計(jì)算模型和強(qiáng)磁場作用下聚能射流的形變模型,從而建立強(qiáng)磁場延緩聚能射流斷裂的理論模型。(2)強(qiáng)磁場作用下聚能射流極限拉伸系數(shù)的研究聚能射流的極限拉伸系數(shù)是衡量其拉伸程度與斷裂特性的重要參數(shù)之一。在聚能射流拉伸過程中材料的運(yùn)動方程以及塑性失穩(wěn)條件基礎(chǔ)上,研究了聚能射流在強(qiáng)磁場中的拉伸規(guī)律,建立了聚能射流在強(qiáng)磁場耦合作用下其拉伸系數(shù)計(jì)算的理論模型,并結(jié)合試驗(yàn)對理論計(jì)算進(jìn)行對比分析,這為強(qiáng)磁場增加聚能射流穩(wěn)定性的進(jìn)一步研究提供了指導(dǎo)。(3)強(qiáng)磁場對翻轉(zhuǎn)聚能射流顆粒的抑制作用研究聚能射流在自然狀態(tài)下發(fā)生斷裂后并不是沿軸線一致排列,而會發(fā)生一定的翻轉(zhuǎn)和漂移,本文采用理論、仿真以及試驗(yàn)相結(jié)合的方法詳細(xì)研究了強(qiáng)磁場對聚能射流顆粒翻轉(zhuǎn)的抑制作用。基于斷裂射流顆粒發(fā)生小角度翻轉(zhuǎn)情況,根據(jù)磁荷理論建立了聚能射流顆粒在強(qiáng)磁場中翻轉(zhuǎn)運(yùn)動的理論模型。同時,利用Ansoft Maxwell軟件,對不同翻轉(zhuǎn)角度、不同材料的聚能射流顆粒在強(qiáng)磁場中的受力狀態(tài)進(jìn)行了仿真分析,最終獲得了不同材料的聚能射流顆粒在強(qiáng)磁場中的受力隨翻轉(zhuǎn)角度的變化規(guī)律。(4)強(qiáng)磁場對聚能射流軸向加速效應(yīng)研究本研究對強(qiáng)磁場耦合聚能裝藥過程中由螺線管產(chǎn)生的強(qiáng)磁場進(jìn)行了重新分析,同時考慮了軸向以及徑向兩個方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量�；诟咚苟伞㈦姶鸥袘�(yīng)定律以及牛頓第二定律,建立了用于描述外加強(qiáng)磁場致使聚能射流在軸向方向加速的理論模型。(5)強(qiáng)磁場耦合聚能裝藥的試驗(yàn)研究為了綜合評價強(qiáng)磁場與聚能裝藥的耦合特性,分別進(jìn)行了侵深(DOP)試驗(yàn)和X光試驗(yàn),這些試驗(yàn)可分為原理探索性試驗(yàn)以及系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn)。原理探索性試驗(yàn)主要驗(yàn)證了技術(shù)概念,確定可行性并認(rèn)識可能出現(xiàn)的宏觀現(xiàn)象。系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn)主要是通過理論計(jì)算合理優(yōu)化了聚能裝藥起爆時間和系統(tǒng)電路導(dǎo)通時間,改善了強(qiáng)磁場與聚能裝藥的耦合時序,使聚能射流能夠與系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)磁場進(jìn)行有效、充分的耦合作用,最終通過侵深試驗(yàn)驗(yàn)證了理論模型。另外,對不同炸高下有、無外加強(qiáng)磁場作用的聚能射流侵徹能力進(jìn)行了測試,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合得到兩種情況下聚能裝藥的炸高曲線。相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果可為大威力、新型破甲戰(zhàn)斗部的設(shè)計(jì)與研究提供理論依據(jù)和相應(yīng)的技術(shù)支撐。
【圖文】：

１．２．１聚能裝藥戰(zhàn)斗部逡逑聚能戰(zhàn)斗部經(jīng)過一百多年的發(fā)展和大量研宄己經(jīng)取得了諸多研究成果。聚能射流逡逑（ＳＣＪ）作為傳統(tǒng)聚能裝藥的一種，見圖１．１，由于其自身具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在軍事和工逡逑業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。聚能射流一般具有５０００－１００００邋ｍ／ｓ的頭部速度，其杵體速度逡逑約５００－１０００ｍ／ｓ。由于聚能射流頭尾存在速度梯度，經(jīng)過一定的拉伸變形后，即會出現(xiàn)逡逑塑性失穩(wěn)，導(dǎo)致其有效作用范圍相對較小，只有在最佳炸高下才能發(fā)揮較好的侵徹性能，逡逑但隨著炸高的增加，聚能射流由于出現(xiàn)頸縮、斷裂以及斷裂后的翻轉(zhuǎn)和偏移，從而導(dǎo)致逡逑其侵徹能力急劇下降。聚能射流的固有特點(diǎn)在很多方面限制了其在武器平臺上的廣泛應(yīng)逡逑用。逡逑圖１．１聚能射流成型形態(tài)逡逑為了掌握聚能射流穩(wěn)定性的影響因素從而改善其穩(wěn)定性，國內(nèi)外許多學(xué)者對聚能射逡逑流的穩(wěn)定性進(jìn)行了全面詳細(xì)的研究［Ｉ（Ｗ９］，并取得了一定的成果。由于聚能射流自身的特逡逑性，傳統(tǒng)方法對其穩(wěn)定性的改善能力十分有限。然而隨著防護(hù)技術(shù)的不斷提高，聚能裝逡逑藥侵徹威力的提高又是亟待解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。在這種形勢下

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本文編號：2629127