连续杆战斗部毁伤元的驱动及对目标毁伤过程的数值模拟研究
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摘要
对连续杆战斗部毁伤元的驱动及其在空间的分布特性进行深入研究，有助于连续杆战斗部的合理设计及优化。由于该过程及其作用机制的高度复杂性，精确的理论分析十分困难。随着计算机技术和数值计算方法的进展，数值模拟分析成为进行这类战斗部设计的重要手段。
在对连续杆战斗部结构及作用机理研究分析的基础上，建立了一种典型结构的连续杆战斗部三维有限元模型；利用有限元程序LS-DYNA，模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、波形控制器的作用及对连续杆的初始驱动、连续杆之间的复杂碰撞、以及连续杆在空气中的飞行等复杂过程，模拟结果与文献数据一致；模拟、分析了波形控制器材料、装药结构、杆条尺寸以及连续杆之间的排布间距等参数的变化对连续杆最终抛撒分布的影响；选定一种优化的战斗部结构，模拟了对特定目标的完整毁伤过程，分析了杆条参数的变化对毁伤能力的影响。为此类战斗部设计提供了有益参考。
The deeply study on the mechanism of continuous rod warhead driven by the explosion and the spray pattern of the kill element in the target's direction is very important to the designing and optimizing of this kind of warhead. Because of the complexity of the mechanism, the precise theory analysis is very difficult. With the rapid development of the computer technology and numerical methods, nowadays the numerical simulation has become an important assistant to the designing of this kind of warheads.
Based on the analysis of the mechanism and structure of continuous rod warhead, we establish the three-dimension FEM models of the typical structure, put these models into the three-dimension FEM analysis program LS-DYNA and calculate it, These numerical simulation include the detonation and structure of main load powder, the spread of the blast wave, the effect of the shape controller of blast wave, the initial driving of the rods by the explosion, the impact to each other among the rods, the rods' flying in the air and so on. Results of numerical simulation are consistent with the literature data. Simulate and discuss the influence of the change material of the shape controller of balst wave, the distances between the rods, and the size of rod and so on to the distribution patterns of these penetrators. After these calculations, some analyses have been done. And then design one kind of optimized the warhead structure, simulated the integrity process of damage to the specific goal, analyzed the influence of rods' parameter to the damage effect. The beneficial reference could be provided when design this kind of warhead.
在对连续杆战斗部结构及作用机理研究分析的基础上，建立了一种典型结构的连续杆战斗部三维有限元模型；利用有限元程序LS-DYNA，模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、波形控制器的作用及对连续杆的初始驱动、连续杆之间的复杂碰撞、以及连续杆在空气中的飞行等复杂过程，模拟结果与文献数据一致；模拟、分析了波形控制器材料、装药结构、杆条尺寸以及连续杆之间的排布间距等参数的变化对连续杆最终抛撒分布的影响；选定一种优化的战斗部结构，模拟了对特定目标的完整毁伤过程，分析了杆条参数的变化对毁伤能力的影响。为此类战斗部设计提供了有益参考。
The deeply study on the mechanism of continuous rod warhead driven by the explosion and the spray pattern of the kill element in the target's direction is very important to the designing and optimizing of this kind of warhead. Because of the complexity of the mechanism, the precise theory analysis is very difficult. With the rapid development of the computer technology and numerical methods, nowadays the numerical simulation has become an important assistant to the designing of this kind of warheads.
Based on the analysis of the mechanism and structure of continuous rod warhead, we establish the three-dimension FEM models of the typical structure, put these models into the three-dimension FEM analysis program LS-DYNA and calculate it, These numerical simulation include the detonation and structure of main load powder, the spread of the blast wave, the effect of the shape controller of blast wave, the initial driving of the rods by the explosion, the impact to each other among the rods, the rods' flying in the air and so on. Results of numerical simulation are consistent with the literature data. Simulate and discuss the influence of the change material of the shape controller of balst wave, the distances between the rods, and the size of rod and so on to the distribution patterns of these penetrators. After these calculations, some analyses have been done. And then design one kind of optimized the warhead structure, simulated the integrity process of damage to the specific goal, analyzed the influence of rods' parameter to the damage effect. The beneficial reference could be provided when design this kind of warhead.
引文
[1] 姚翠友．离散杆战斗部爆炸驱动及杆条飞行研究[D]．北京：北京理工大学，1999．
[2] 刘忠义，张荫锡．从现代战争看空空导弹引信系统的发展[J]．制导与引信，2001，(3)：35～39．
[3] R.M. Lloyd, Conventional Warhead System and Engineering Design[J], Progress in Astronautics And Aeronautics, v 179, 1998: 133.
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