缩比弹侵彻混凝土靶的实验设计优化

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：利用北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室φ152 mm 一级轻气炮开展了缩比弹侵彻混凝土靶板的实验，实验中轻气炮采用高压氦气作为发射气体。其中1、2、3号缩比弹的装药为三段，4号缩比弹装药为两段。表5－1缩比弹装药结构设计混凝土靶直径120 cm、厚150 cm，材料强度35 MPa，不配筋，最大骨料尺寸约2 cm，骨料按级配加入，靶体外部包有2 mm 厚的钢板，混凝土靶板如图5－4 所示。图5－4实验所用的混凝土靶板

利用北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室φ152 mm 一级轻气炮开展了缩比弹侵彻混凝土靶板的实验，实验中轻气炮采用高压氦气作为发射气体。其主要结构有气室、炮管、靶室、回收室、控制系统、测速系统、加气系统、抽真空系统等部分。图5－2 所示为实验平台的外观图与示意图。

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图5－2　152 mm 轻气炮实验平台外观图及实验加载测试系统示意图

（a）实验平台；（b）加载测试系统
1—发射机构；2—弹体；3—炮膛；4—探针；5—示波器接口；6—脱壳机构；7—高速相机；8—光源；9—观察窗口；10—混凝土靶板；11—靶室

弹体设计要综合考虑侵彻能力、结构尺寸、装药量、侵彻速度、目标特性等因素。在给定的几何尺寸下，弹体侵彻能力与装药量是相互制约的：提高装药量，则降低了战斗部整体质量，使得侵彻深度降低；减小装药量，则战斗部威力降低。为了保证战斗部具备一定的侵彻能力，要求弹体具有足够的质量。又考虑到弹体对混凝土的侵彻过程是一个高过载、高应变率的复杂冲击动力学过程，弹体和装药在侵彻过程中会受到剧烈的过载，因此也要求弹体具有足够的强度。弹体材料选择35CrMnSiA，该材料是低合金超高强度钢，淬透性较高，经热处理和表面硬化等加工处理方法后具有很高的韧性和强度。图5－3 所示为缩比弹弹体示意图及实物外观，缩比弹内部装填有PBX模拟材料，壁厚为5 mm，装药长度为180.5 mm，尾部安装加速度传感器。弹体总质量为3.46 kg。

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图5－3　缩比弹弹体示意图及实物外观

（a）缩比弹弹体示意图；（b）实物外观

为了验证不同装药结构在侵彻过程中对装药损伤的影响，设计了4 发不同结构的缩比弹，装药方式如表5－1 所示。其中1、2、4号缩比弹的装药方式为灌胶式填装，装药与弹体内壁采用硅橡胶黏结；3号缩比弹的装药采用包覆式填装。其中1、2、3号缩比弹的装药为三段，4号缩比弹装药为两段。头部缓冲层、隔板和装药之间也用硅橡胶进行黏结。

表5－1　缩比弹装药结构设计

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混凝土靶直径120 cm、厚150 cm，材料强度35 MPa，不配筋，最大骨料尺寸约2 cm，骨料按级配加入，靶体外部包有2 mm 厚的钢板，混凝土靶板如图5－4 所示。

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图5－4　实验所用的混凝土靶板

缩比弹侵彻混凝土靶的实验设计优化

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