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防空战斗部杀伤威力评估方法研究

作　者: 刘彤
导　师: 王良国；陈裕泽
学　校: 南京理工大学
专　业: 火炮、自动武器与弹药工程
关键词: 防空战斗部引战配合威力评估仿真
分类号: E926.4
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 749次
引　用: 2次
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内容摘要

防空战斗部的威力评估，一直作为战斗部设计的核心技术而受到国内外同行的关注。战斗部威力评估一般采用工程分析方法或流体动力学编码(Hydrocode)，基于经验公式的工程分析方法能快捷提供分析结果，但精度相当有限，且无法描述战斗部作用过程的物理图象。基于Hydrocode的数值分析方法能够提供较详细和精确的分析结果，但费时长，对分析人员的理论基础和实践经验的要求也高，而且目前尚难以实现对弹目交会的动态过程分析。因此，尚缺乏兼顾评估精度及效率的战斗部杀伤威力评估方法。本文针对防空战斗部设计中的核心问题——静态威力评估及动态引战配合，分析了传统战斗部威力评估及引战配合研究方法，从目标——引信——战斗部构成的三元系统的角度论述了影响引战配合的各方面问题，建立了新的战斗部威力评估模型，同时结合计算机仿真技术，开发了战斗部威力及引战配合评估软件，为防空战斗部的威力评定及引战配合研究，以及先进战斗部的设计提供了一条新的思路。在战斗部威力评估中，引入战斗部破片场的概念，建立了基于射击迹线技术建立的破片场描述方法。该方法能较真实的反映破片群飞散的“宏观”可控性和单个破片运动的“微观”随机性，结合破片随机翻滚模型，使得对破片命中目标状态的描述成为可能；并对柱壳装药、鼓形装药、定向和聚焦等多种战斗部的破片场进行了仿真。建立了包括目标几何模型、目标散射模型和目标破坏杀伤准则的目标易损性模型和包括无线电引信模型及最佳炸点计算模型的引信启动模型。用随机弹道交会模型将战斗部爆炸模型、目标易损性模型和引信启动模型关联起来，进而分析战斗部对目标的作用、目标部件在战斗部作用下的破坏，综合出目标系统的毁伤，从而给出战斗部杀伤威力评定。开发了破片战斗部杀伤威力及引战配合仿真分析软件SHOTLINE。该软件能对多种典型防空战斗部的静态／动态爆炸性能(爆炸波、破片)的毁伤参数(速度、质量、打击动能、散布密度)等进行分析，同时实现分析结果的三维可视化。在此基础上，通过对两种典型防空目标(TBM和飞机)的引战配合分析，进一步实现对引战配合效率的分析。对战斗部静态爆炸威力试验结果的分析表明了SHOTLINE软件的有效性，该软件可为先进防空战斗部的设计和威力分析提供帮助。

全文目录

1 绪论  9-16
  1.1 本文研究的背景和意义  9-11
  1.2 防空战斗部杀伤威力研究的概况  11-14
  1.3 本文主要工作  14-16
2 弹目交会时空关系模型  16-24
  2.1 描述弹目遭遇空间关系的坐标系  16-17
  2.2 确定弹目交会时刻空间关系的有关参数  17-20
  2.3 坐标旋转变换计算  20-21
  2.4 相对速度的确定  21-22
  2.5 弹目交会参数变化范围及其散布  22-23
  2.6 本章小结  23-24
3 战斗部爆炸威力模型  24-49
  3.1 爆炸波威力模型  24-30
  3.2 战斗部破片场仿真模型  30-38
  3.3 简化的战斗部爆炸模型  38-40
  3.4 破片弹道(破片场/破片模型静态向动态的转化)  40-42
  3.5 空气阻力的影响  42-45
  3.6 破片翻滚的影响  45-47
  3.7 破片命中目标表面的着角  47-48
  3.8 结构复杂目标的射线消隐计算  48
  3.9 本章小结  48-49
4 引信启动模型  49-56
  4.1 引信启动区的分布规律  49-50
  4.2 引信启动点的数学期望  50-51
  4.3 引信启动点的散布  51-52
  4.4 引信启动概率  52-53
  4.5 引信模型  53-55
  4.6 本章小结  55-56
5 目标易损性模型  56-73
  5.1 几何模型  56-57
  5.2 散射模型  57-61
  5.3 破片的撞击和侵彻  61-64
  5.4 破片对有盖板装药的引爆  64-66
  5.5 破坏及杀伤准则  66-72
  5.6 本章小结  72-73
6 威力评估仿真软件的开发与应用  73-104
  6.1 仿真软件功能  73-74
  6.2 仿真软件结构  74-75
  6.3 相关算法  75-77
  6.4 战斗部威力评估仿真算例分析  77-92
  6.5 引战配合仿真  92-103
  6.6 本章小节  103-104
7 结论  104-106
致谢  106-107
参考文献  107-112
作者在攻读博士学位期间发表的论文和所获奖励  112

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