兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4): 240417-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0417
侯云锟, 唐奎*(), 王金相, 顾敏辉, 郝戌龙, 王积锐
收稿日期:
2024-05-28
上线日期:
2025-04-30
通讯作者:
基金资助:
HOU Yunkun, TANG Kui*(), WANG Jinxiang, GU Minhui, HAO Xulong, WANG Jirui
Received:
2024-05-28
Online:
2025-04-30
摘要:
为研究不同弹头形状对夹心弹斜侵彻金属靶的影响,开展3种不同弹头形状夹心弹斜45°侵彻4340钢靶的试验,并结合数值仿真对夹心弹与钨合金射弹进行对比,对3种夹心弹的侵彻过程及其侵彻特性进行分析。研究结果表明:在相同动能斜侵彻的情况下,夹心弹的侵彻性能优于均质钨合金射弹,但由于夹心弹外套与弹芯之间较大的阻力差距,使夹心弹的弹道偏转更严重;当夹心弹以约1450m/s速度侵彻斜45°的4340钢靶时,半球形弹头夹心弹斜侵彻的弹道稳定性最好,而截锥形弹头夹心弹的弹道偏转最大;斜侵彻过程可分为头部镦粗偏转、稳定斜侵彻、侵彻终止3个阶段,夹心弹侵彻弹道偏转主要表现在头部镦粗偏转阶段之后;弹头形状对夹心弹弹道偏转影响的根本因素是开坑阶段夹心弹弹头所受侧向力大小与弹坑形态;截锥形弹头夹心弹在头部镦粗偏转阶段所受合阻力方向与夹心弹轴向夹角最大,偏转力矩最大,弹头发生的弯曲变形最大,同时初始弹坑下,侧面与弹头斜锥面几乎平行,进而导致其侵彻弹道偏转最大;半球形弹头夹心弹在开坑阶段受到的偏转力矩最小,具有更好的侵彻弹道稳定性;不同的侵彻角度下,截锥形弹头夹心弹的弹道偏转受侵彻角度变化影响最大,半球形弹头夹心弹受侵彻角度影响程度最小,其斜侵彻弹道稳定性最好。
中图分类号:
侯云锟, 唐奎, 王金相, 顾敏辉, 郝戌龙, 王积锐. 不同弹头夹心弹斜侵彻金属靶特性[J]. 兵工学报, 2025, 46(4): 240417-.
HOU Yunkun, TANG Kui, WANG Jinxiang, GU Minhui, HAO Xulong, WANG Jirui. Characteristics of Oblique Penetration of Metal Targets by Jacketed Rods with Different Noses[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(4): 240417-.
弹头形状 | 弹坑形貌 | 靶板剖面 |
---|---|---|
半球形弹头 | | |
尖卵形弹头 | | |
截锥形弹头 | | |
表1 靶板试验结果
Table 1 Target experimental test results
弹头形状 | 弹坑形貌 | 靶板剖面 |
---|---|---|
半球形弹头 | | |
尖卵形弹头 | | |
截锥形弹头 | | |
弹头形状 | 质量/g | 入射速度/ (m·s-1) | 攻角/ (°) | Px/mm | Py/mm | D/mm |
---|---|---|---|---|---|---|
半球形 | 34.62 | 1454.6 | 0 | 48.1 | 33.2 | 25.1 |
尖卵形 | 33.47 | 1451.9 | 2 | 54.5 | 32.1 | 26.5 |
截锥形 | 32.76 | 1475.9 | 3 | 58.2 | 34.1 | 26.9 |
表2 试验结果数据
Table 2 Experimental results data
弹头形状 | 质量/g | 入射速度/ (m·s-1) | 攻角/ (°) | Px/mm | Py/mm | D/mm |
---|---|---|---|---|---|---|
半球形 | 34.62 | 1454.6 | 0 | 48.1 | 33.2 | 25.1 |
尖卵形 | 33.47 | 1451.9 | 2 | 54.5 | 32.1 | 26.5 |
截锥形 | 32.76 | 1475.9 | 3 | 58.2 | 34.1 | 26.9 |
材料 | A | B | n | C | m | Tm | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | c0/(m·s-1) | S1 | γ0 | a |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
4340钢 | 792 | 510 | 0.26 | 0.014 | 1.03 | 1793 | 0.05 | 3.44 | -2.12 | 0.002 | 0.61 | 4578 | 1.33 | 1.67 | 0.47 |
93W钨合金 | 1506 | 177 | 0.12 | 0.016 | 1.00 | 1723 | 0.16 | 3.13 | -2.04 | 0.007 | 0.37 | 4029 | 1.44 | 1.58 | 0.011 |
表3 弹靶材料的数值仿真参数[22-23]
Table 3 Numerical simulation parameters of projectile and target [22-23]
材料 | A | B | n | C | m | Tm | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | c0/(m·s-1) | S1 | γ0 | a |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
4340钢 | 792 | 510 | 0.26 | 0.014 | 1.03 | 1793 | 0.05 | 3.44 | -2.12 | 0.002 | 0.61 | 4578 | 1.33 | 1.67 | 0.47 |
93W钨合金 | 1506 | 177 | 0.12 | 0.016 | 1.00 | 1723 | 0.16 | 3.13 | -2.04 | 0.007 | 0.37 | 4029 | 1.44 | 1.58 | 0.011 |
图7 不同形状弹头侵彻靶板试验(左)与数值 模拟(右)结果对比
Fig.7 Comparison of experimental (left) and numericaly simulated (right) results for the jacketed rods with different noses penetrating into the target
弹头 形状 | 入射速度/ (m·s-1) | Px/mm | Py/mm | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
试验值 | 仿真值 | 误差/% | 试验值 | 仿真值 | 误差/% | ||
半球形 | 1454.6 | 48.1 | 50.8 | 5.6 | 33.2 | 33.5 | 0.9 |
尖卵形 | 1451.9 | 54.5 | 54.4 | -0.2 | 32.1 | 32.0 | -0.3 |
截锥形 | 1475.9 | 58.2 | 56.1 | -3.6 | 34.1 | 32.4 | -5.0 |
表4 试验与数值仿真数据对比
Table 4 Comparison of experimental and numerical simulation data
弹头 形状 | 入射速度/ (m·s-1) | Px/mm | Py/mm | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
试验值 | 仿真值 | 误差/% | 试验值 | 仿真值 | 误差/% | ||
半球形 | 1454.6 | 48.1 | 50.8 | 5.6 | 33.2 | 33.5 | 0.9 |
尖卵形 | 1451.9 | 54.5 | 54.4 | -0.2 | 32.1 | 32.0 | -0.3 |
截锥形 | 1475.9 | 58.2 | 56.1 | -3.6 | 34.1 | 32.4 | -5.0 |
弹头形状 | 夹心弹 | 均质弹 |
---|---|---|
半球形 | | |
尖卵形 | | |
截锥形 | | |
表5 不同弹头夹心弹与均质弹开坑
Table 5 Crater formation of jacketed rods and homogeneous tungsten alloy projectiles with different noses
弹头形状 | 夹心弹 | 均质弹 |
---|---|---|
半球形 | | |
尖卵形 | | |
截锥形 | | |
时间/ μs | 弹头 形状 | 夹心弹 | 均质弹 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
45 | 半球形 | | | |||
尖卵形 | | | ||||
截锥形 | | | ||||
75 | 半球形 | | | |||
尖卵形 | | | ||||
截锥形 | | | ||||
100 | 半球形 | | | |||
尖卵形 | | | ||||
截锥形 | | |
表6 不同弹头夹心弹与均质弹侵彻过程
Table 6 Penetration processes of jacketed rods and homogeneous tungsten alloy projectiles with different noses
时间/ μs | 弹头 形状 | 夹心弹 | 均质弹 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
45 | 半球形 | | | |||
尖卵形 | | | ||||
截锥形 | | | ||||
75 | 半球形 | | | |||
尖卵形 | | | ||||
截锥形 | | | ||||
100 | 半球形 | | | |||
尖卵形 | | | ||||
截锥形 | | |
阶段 | 时间/μs | 半球形 | 尖卵形 | 截锥形 |
---|---|---|---|---|
头部镦粗 偏转阶段 | 10 | | | |
20 | | | | |
稳定斜侵彻阶段 (弹尾进入弹坑前) | 40 | | | |
46 | | | | |
稳定斜侵彻阶段 (弹尾进入弹坑后) | 60 | | | |
70 | | | | |
80 | | | | |
侵彻终止阶段 | 110 | | | |
表7 半球形、尖卵形以及截锥形弹头夹心弹的侵彻过程
Table 7 Penetration process of jacketed rods with hemispherical,ogive and truncated cone noses
阶段 | 时间/μs | 半球形 | 尖卵形 | 截锥形 |
---|---|---|---|---|
头部镦粗 偏转阶段 | 10 | | | |
20 | | | | |
稳定斜侵彻阶段 (弹尾进入弹坑前) | 40 | | | |
46 | | | | |
稳定斜侵彻阶段 (弹尾进入弹坑后) | 60 | | | |
70 | | | | |
80 | | | | |
侵彻终止阶段 | 110 | | | |
弹头形状 | 半球形 | 尖卵形 | 截锥形 |
---|---|---|---|
偏转角度/(°) | 7.87 | 9.14 | 11.87 |
表8 不同弹头夹心弹的弹道偏转角度
Table 8 Trajectory deviation angles of different jacketed rods
弹头形状 | 半球形 | 尖卵形 | 截锥形 |
---|---|---|---|
偏转角度/(°) | 7.87 | 9.14 | 11.87 |
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