本文以多點起爆方式為研究對象,提高戰(zhàn)斗部的高效毀傷效應為目的,采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗相結(jié)合的方法研究了爆轟波碰撞后壓力和波形的變化,分析了關鍵起爆參數(shù)間的相互依賴又相互制約的關系,設計了一聚能成型裝藥用剛性多點同步起爆裝置,最后給出了多點起爆方式在爆炸成型彈丸戰(zhàn)斗部以及偏心起爆式定向戰(zhàn)斗部中應用研究。結(jié)果表明:多點起爆方式作為一種起爆手段可以有效提高戰(zhàn)斗部的毀傷能力,是戰(zhàn)斗部高效毀傷領域重要的研究方向。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)研究了多點起爆方式下爆轟波相互作用過程,建立了圓柱形裝藥環(huán)形多點起爆爆轟模型,該模型可以計算多點起爆方式下爆轟波陣面壓力大小、壓力在藥型罩上的分布以及喇叭形爆轟波波形差等。分析了多點起爆方式在爆轟壓力和波形上的優(yōu)勢。(2)著眼于多點起爆方式的應用,設計出一個剛性八點同步起爆網(wǎng)絡,采用納米顆粒傳爆藥,顆粒直徑約40nm～60nm,呈球形、類球形狀,提高了多點同步起爆網(wǎng)絡的起爆精度。研究了起爆網(wǎng)絡的刻槽寬度d、基板厚度H對起爆網(wǎng)絡的影響,得到了兩個關鍵參數(shù)的合理取值范圍并驗證了起爆網(wǎng)絡的起爆威力。結(jié)合理論和試驗方法分析了該起爆網(wǎng)絡的同步性精度在200ns內(nèi),可以滿足較大口徑聚能成型裝藥戰(zhàn)斗部使用要求。(3)提出起爆半徑、起爆點數(shù)和起爆精度是多點起爆方式在戰(zhàn)斗部中應用的最關鍵的三個參數(shù),分析了三者相互聯(lián)系又相互制約的關系。以多點起爆方式的應用為目標,基于聚能成型裝藥桿式射流戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu),數(shù)值模擬了裝藥口徑與起爆半徑的對應關系、裝藥口徑與起爆點數(shù)的對應關系、裝藥口徑與起爆精度的對應關系,得出了關于裝藥口徑、起爆半徑、起爆點數(shù)和起爆精度的一系列量化關系,為多點起爆方式的應用問題打下堅實的基礎。(4)將多點起爆方式應用于爆炸成型彈丸(EFP)的成型。根據(jù)環(huán)形多點爆轟模型壓力大小和分布情況,分析了喇叭形爆轟波對藥型罩壓垮速度及壓垮角的影響,得出多點起爆方式對爆炸成型彈丸的成型性能的提升有很大的潛力。優(yōu)化起爆方式、裝藥結(jié)構(gòu)以及藥型罩結(jié)構(gòu)三方面,著重優(yōu)化起爆半徑r、藥型罩外弧度半徑R2、藥型罩切邊角a、裝藥長徑比H/Dk四個結(jié)構(gòu)參數(shù),提高了EFP的性能。得到了優(yōu)化的EFP結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)參數(shù)為:r=20mm、R2=50mm、α=55°、H/Dk=0.8,較端面中心點起爆方式侵徹深度增加了74.3%,明顯提高了EFP的侵徹能力。(5)將多點起爆方式應用于偏心起爆式定向戰(zhàn)斗部。提出爆轟波碰撞形成馬赫反射是引起破片速度增益的主要原因,通過簡化Whitham方法、結(jié)合Gurney速度公式得出定向戰(zhàn)斗部定向區(qū)破片初速的計算方法以及定向區(qū)間的計算方法,較中心單點起爆式戰(zhàn)斗部,定向區(qū)破片初速增益約34%,定向區(qū)大小約30°,為多點起爆方式在定向戰(zhàn)斗部的研究提供理論支持。分析起爆點位置對定向區(qū)的影響以及起爆點數(shù)對破片速度的影響,得到了合理的起爆點位置和起爆點數(shù)選擇標準。研究結(jié)果表明多點起爆方式也明顯提升了定向戰(zhàn)斗部的毀傷能力。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TJ410.33
【部分圖文】：

常用的Ｃ－Ｊ理論。Ｃ－Ｊ理論是在研究氣態(tài)爆炸物爆轟過程是一維的，波陣面處理為一個間斷面，沖擊波守恒定律依賴于化學反應程度的狀態(tài)方程，化學反應可以看作相的，即反應是瞬時的，如同在沖擊波理論中那樣，爆轟速守恒定律就能給出反應產(chǎn)物的狀態(tài)方程即波陣面后的終的粗糙的熱力學函數(shù)值，也能預言氣體中的爆速，其精。但是對壓力和密度的測算存在不少的偏差，盡管如此，比簡單理論假定的更復雜，第一個標志是自Ｃａｍｐｂｅｌｌ來，在某些爆轟混合物中，他們的掃描相片顯示了一些，這種波陣面最可能的解釋是它包含了一些氋于平均溫度些區(qū)域繞管軸旋轉(zhuǎn)。排除了簡單理論的特殊假設和不嚴被Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ［４７］邋（１９４１年蘇聯(lián)）、Ｖｏｎ邋Ｎｅｕｍａｎｎ［４８］邋（１９４２年德國）分別獨立獲得，稱為爆轟的ＺＮＤ模型，如圖１轟波理論的研宄最基礎的理論模型。逡逑ｙ邋Ｐ邋Ｎ逡逑

當藥柱長度大于某一極限長度＆時，波面的曲率半徑Ｗ趨近于一個恒定的值尺？。逡逑例如：直徑ｉ／＝７５ｍｍ、／？0＝０．９ｇ．ｃｒｒｆ３的ＴＮＴ藥柱，當／／ｉｏｆ＝３．２時，波形的曲率半徑就己達逡逑到了最大的值，而當／以繼續(xù)增加，波形的曲率半徑仍為可見，對于點引爆的逡逑均質(zhì)圓柱形藥柱，其波形可以用如下的公式描述［５４］：逡逑當／＜及？，時，尺＝／逡逑當心心時，／？＝心＝常數(shù)邐（Ｕ）逡逑研宄表明，對于大多數(shù)凝聚炸藥，爆轟波的最大曲率半徑一般為裝藥直徑ｄ的２？逡逑３．５倍。實驗研宄還發(fā)現(xiàn)，波形的最大曲率半徑與裝藥直徑的比值是隨裝藥直徑的逡逑變化而變化的。當裝藥直徑趨近于臨界直徑時，該比值便接近于０．５。而當裝藥直徑增逡逑大時，該比值隨之增大。當裝藥直徑為無限大時，則曲率半徑；＾也趨于無限大。逡逑爆轟波形的控制具有重要的實際意義。在聚能破甲彈裝藥中通過調(diào)節(jié)爆轟波形，使逡逑其接近于同時到達聚能金屬罩表面，可使得破甲威力提高；在殺傷戰(zhàn)斗部傳爆系列設計逡逑中，需要獲得一個有利的爆轟波形，以將殺傷破片的飛散方向控制在所要求的角度之內(nèi)，逡逑從而保證該飛散角度內(nèi)有足夠的有效破片密度且一定程度提高破片速度；核武器引爆系逡逑一，

當藥柱長度大于某一極限長度＆時，波面的曲率半徑Ｗ趨近于一個恒定的值尺？。逡逑例如：直徑ｉ／＝７５ｍｍ、／？0＝０．９ｇ．ｃｒｒｆ３的ＴＮＴ藥柱，當／／ｉｏｆ＝３．２時，波形的曲率半徑就己達逡逑到了最大的值，而當／以繼續(xù)增加，波形的曲率半徑仍為可見，對于點引爆的逡逑均質(zhì)圓柱形藥柱，其波形可以用如下的公式描述［５４］：逡逑當／＜及？，時，尺＝／逡逑當心心時，／？＝心＝常數(shù)邐（Ｕ）逡逑研宄表明，對于大多數(shù)凝聚炸藥，爆轟波的最大曲率半徑一般為裝藥直徑ｄ的２？逡逑３．５倍。實驗研宄還發(fā)現(xiàn)，波形的最大曲率半徑與裝藥直徑的比值是隨裝藥直徑的逡逑變化而變化的。當裝藥直徑趨近于臨界直徑時，該比值便接近于０．５。而當裝藥直徑增逡逑大時，該比值隨之增大。當裝藥直徑為無限大時，則曲率半徑；＾也趨于無限大。逡逑爆轟波形的控制具有重要的實際意義。在聚能破甲彈裝藥中通過調(diào)節(jié)爆轟波形，使逡逑其接近于同時到達聚能金屬罩表面，可使得破甲威力提高；在殺傷戰(zhàn)斗部傳爆系列設計逡逑中，需要獲得一個有利的爆轟波形，以將殺傷破片的飛散方向控制在所要求的角度之內(nèi)，逡逑從而保證該飛散角度內(nèi)有足夠的有效破片密度且一定程度提高破片速度；核武器引爆系逡逑一，

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本文編號：2817472