兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 334-344.doi: 10.12382/bgxb.2021.0645
苏成海1, 李宗谕2, 郑元枫1,*(), 郑志坚1, 郭焕果1
收稿日期:
2021-09-26
上线日期:
2022-06-13
通讯作者:
基金资助:
SU Chenghai1, LI Zongyu2, ZHENG Yuanfeng1,*(), ZHENG Zhijian1, GUO Huanguo1
Received:
2021-09-26
Online:
2022-06-13
摘要:
为研究氟聚物基活性药型罩聚能装药对钢靶的侵彻爆燃行为及耦合作用机理,开展配方为质量分数73.5%聚四氟乙烯(PTFE)/26.5%Al活性药型罩聚能装药作用钢靶静爆实验,获得炸高对侵彻深度、侵彻孔径、钢靶爆裂行为影响特性。实验结果表明,活性药型罩聚能装药炸高在0.35~1.00倍装药直径范围内,对钢靶侵爆耦合毁伤效应最为显著。结合准定常理想不可压缩流体力学理论,引入活性射流反应延迟时间,给出活性射流侵彻深度与反应延迟时间函数关系,建立活性射流侵孔内有效质量模型;基于修正的伯努利方程,结合活性射流内爆特性,发展活性射流侵孔孔径理论模型;结合圆筒破坏理论提出活性射流侵爆耦合作用下钢靶爆裂行为判断方法。理论模型定量化描述了活性射流对钢靶的侵爆行为,揭示了破甲终止后活性射流内爆超压导致的扩孔与钢靶爆裂机理。
中图分类号:
苏成海, 李宗谕, 郑元枫, 郑志坚, 郭焕果. 活性药型罩聚能装药侵彻爆燃试验及耦合作用机理分析[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 334-344.
SU Chenghai, LI Zongyu, ZHENG Yuanfeng, ZHENG Zhijian, GUO Huanguo. Penetration-deflagration Experiment and Coupling Mechanism of Reactive Liner Shaped Charge[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(2): 334-344.
材料 | 密度/ (g·cm-3) | 屈服强 度/MPa | 弹性模 量/GPa | 抗拉强 度/MPa | 延伸率/ % |
---|---|---|---|---|---|
PTFE/Al | 2.27 | 12.65 | 1.29 | 19.2 | 37 |
紫铜[ | 8.9 | 90 | 127 | 209 | 60 |
表1 PTFE/Al活性材料与紫铜机械性能参数对比
Table 1 Comparison between mechanical parameters of the reactive material and copper
材料 | 密度/ (g·cm-3) | 屈服强 度/MPa | 弹性模 量/GPa | 抗拉强 度/MPa | 延伸率/ % |
---|---|---|---|---|---|
PTFE/Al | 2.27 | 12.65 | 1.29 | 19.2 | 37 |
紫铜[ | 8.9 | 90 | 127 | 209 | 60 |
序号 | 炸高 | 侵彻 深度/ mm | 顶部 孔径 Dt/mm | 底部 孔径 Db/mm | 裂纹 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 23mm(0.35CD) | 51 | 68 | 24 | 4条裂纹 (3大1小) |
2 | 33mm(0.5CD) | 52 | 60 | 21 | 3条裂纹,钢靶 几乎裂成两半 |
3 | 66mm(1.0CD) | 48 | 55 | 23 | 4条裂纹 (3大1小) |
4 | 99mm(1.5CD) | 50 | 39 | 20 | 无 |
5 | 132mm(2.0CD) | 30 | 43 | 18 | 无 |
表2 活性罩聚能装药作用钢靶实验数据
Table 2 Experimental results regarding damage effects
序号 | 炸高 | 侵彻 深度/ mm | 顶部 孔径 Dt/mm | 底部 孔径 Db/mm | 裂纹 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 23mm(0.35CD) | 51 | 68 | 24 | 4条裂纹 (3大1小) |
2 | 33mm(0.5CD) | 52 | 60 | 21 | 3条裂纹,钢靶 几乎裂成两半 |
3 | 66mm(1.0CD) | 48 | 55 | 23 | 4条裂纹 (3大1小) |
4 | 99mm(1.5CD) | 50 | 39 | 20 | 无 |
5 | 132mm(2.0CD) | 30 | 43 | 18 | 无 |
射流参数 | 0.35CD | 0.5CD | 1.0CD | 1.5CD |
---|---|---|---|---|
头部直径/mm | 9.8 | 9.2 | 8.6 | 7.8 |
头部速度/(m·s-1) | 7100 | 6889 | 6805 | 6770 |
杵体直径/mm | 17.2 | 19.2 | 18.4 | 18 |
杵体速度/(m·s-1) | 516 | 562 | 511 | 490 |
侵彻体长度/mm | 73 | 81 | 111 | 142 |
表3 着靶时活性射流物理参数
Table 3 Parameters of the reactive jet when reaching the target
射流参数 | 0.35CD | 0.5CD | 1.0CD | 1.5CD |
---|---|---|---|---|
头部直径/mm | 9.8 | 9.2 | 8.6 | 7.8 |
头部速度/(m·s-1) | 7100 | 6889 | 6805 | 6770 |
杵体直径/mm | 17.2 | 19.2 | 18.4 | 18 |
杵体速度/(m·s-1) | 516 | 562 | 511 | 490 |
侵彻体长度/mm | 73 | 81 | 111 | 142 |
参数 | 0.35CD | 0.5CD | 1.0CD | 1.5CD |
---|---|---|---|---|
顶部孔径Dt理论值/mm | 61.9 | 53.5 | 48.4 | 42.8 |
侵孔底部孔径Db理论值/mm | 18.8 | 20.5 | 22.0 | 17.8 |
侵孔平均直径计算值/mm | 40.4 | 37.0 | 35.2 | 30.3 |
碎裂强度极限计算值/MPa | 91.1 | 93.0 | 93.9 | 96.1 |
侵孔内爆压力计算值/MPa | 131.8 | 124.4 | 98.2 | 85.1 |
是否碎裂 | 是 | 是 | 是 | 否 |
表4 不同炸高下钢靶侵孔直径与碎裂强度极限计算
Table 4 Calculation of the penetration hole diameter and ultimate fracture strength under different stand-offs
参数 | 0.35CD | 0.5CD | 1.0CD | 1.5CD |
---|---|---|---|---|
顶部孔径Dt理论值/mm | 61.9 | 53.5 | 48.4 | 42.8 |
侵孔底部孔径Db理论值/mm | 18.8 | 20.5 | 22.0 | 17.8 |
侵孔平均直径计算值/mm | 40.4 | 37.0 | 35.2 | 30.3 |
碎裂强度极限计算值/MPa | 91.1 | 93.0 | 93.9 | 96.1 |
侵孔内爆压力计算值/MPa | 131.8 | 124.4 | 98.2 | 85.1 |
是否碎裂 | 是 | 是 | 是 | 否 |
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