爆炸成型弹丸成型机理及关键参数影响研究

摘要

为了进一步研究爆炸成型弹丸（Explosively Formed Penetrator, EFP）成型质量的影响因素，以药型罩的结构、材料及装药高度为研究对象，基于LS-DYNA软件建立160 mm口径EFP仿真模型，系统研究了药型罩的结构参数、装药特性和材料特性对EFP成型质量的影响规律。研究结果表明：当药型罩曲率半径由160 mm降至80 mm时，EFP头部速度增加10.2%(从2 495 m·s^-1增至2749 m·s^-1)；当药型罩壁厚由10 mm降至1 mm时，EFP头部速度增加627.8%(从711.9 m·s^-1增至5 181 m·s^-1)，但当药型罩壁厚降低到4 mm以下时，EFP形成过程中会被撕裂，破坏了EFP的质量完整性；根据本文所提出的药型罩变壁厚设计方法，采用了变厚度结构（顶部4 mm向边缘渐薄至2 mm）的EFP，在保持质量完整性的前提下速度提高了8.1%(药型罩采用均匀壁厚4 mm时的头部速度为2 749 m·s^-1，采用变壁厚结构时的头部速度为2 973 m·s^-1)；通过对多种药型罩材料进行讨论，分析了各材料药型罩形成弹丸的特点；在对装药高度的研究中发现装药高度的临界阈值为150 mm，超过此值后速度增益效率大幅下降。基于此，提出最终优化方案：采用曲率半径80 mm、中间厚边缘薄的变壁厚结构，中间厚度4 mm向边缘渐薄至2 mm，采用钨铜合金材料或紫铜材料制作罩体，装药高度为150 mm。此方案的EFP具有良好外型且头部速度能稳定在2 794～3 522 m·s^-1范围内，本文研究结果为EFP战斗部设计提供了新的参数匹配策略和理论依据。

关键词

爆炸成型弹丸 / 药型罩 / 装药 / LS-DYNA / 破甲弹