开题报告-毁伤模式可调战斗部设计与仿真.doc

开题报告题目名称毁伤模式可调战斗部设计与仿真题目来源A题目类型2导师姓名学生姓名班级学号1211010226专 业弹药工程与爆炸技术一、课题研究背景和意义未来的战争必然会呈现出多样化的局面。未来战场要求武器系统能适应信息化、精确化、多功能化的趋势，要求弹药能对付战场中出现的多种目标。弹药更是战争中击杀敌军或者破坏敌方建筑物资的最有效、最直接的工具，在这样的一个境况下，首当其冲需要改变的就是弹药。而作为各类弹药最终毁伤单元的战斗部则是完成战斗任务的核心部分，未来战争对战斗部的杀伤威力或毁伤效率提出了更高的要求，不仅要求战斗部具有很高的精准度同时还要具备高度的灵活性。现役弹药系统内使用的战斗部难以满足这种要求，很大程度上限制了弹药威力发挥和使用范围。为了满足这种军事需求，模式可转换战斗部应运而生。传统意义上的弹药并不具备区分杀伤目标和切换战斗部模式以使得毁伤效率最优化的功能，而双模战斗部的出现则可以弥补这种不足。双模战斗部可以在同一种装药结构下通过不同的起爆方式或者通过改变其结构来实现两种不同类型毁伤元之间的转换。双模战斗部结构简单，制造成本低，可以通过简单地改造结构来实现战斗部毁伤效率最大化的优点。同时还改变传统弹药作战方式的单一局限性，在遇见不同的目标时能对目标造成最大的毁伤效果。二、国内外研究现状国外：欧美等军事大国一直在研究模式转换战斗部技术1-5，在国外对模式转换战斗部研究最具有代表性的例子是洛克希德马丁公司为美军方研究的低成本自主攻击系统6。“洛卡斯”低成本自主攻击系统（LOCAAS）主要由激光雷达(LADAR)导引头、一体化INS/GPS制导导航系统、多模战斗部、微型涡喷发动机和小巧紧凑的弹体组成。系统间密切配合，以多种模式针对不同地面目标达到最佳杀伤效果。激光雷达导引头识别目标类型，选择战斗部最佳杀伤模式，制导导航系统选择最佳发火时间和目标瞄准点。德国的Blache.A.Weimalm.K应用AUTODYN-2D软件，对同一装药结构在两种不同起爆方式下毁伤元成形特性进行了数值模拟。一种是单点起爆，另一种是添加VESF装置。VESF装置的工作原理是通过改变装置参数，从而改变爆轰波的波形，使聚能装药成型的形状和质量分布得到控制，进而形成不太同模态的毁伤元7。Bourne等做了多模战斗部毁伤元形成的试验验证，从试验与仿真对比结果可以得出同一装药结构在中心点起爆形成了EFP毁伤元，应用起爆网络形成了JPC毁伤元，与以往所做的仿真与试验相符，为后续多模战斗部的设计提供了可靠的参考依据8-9。欧美、俄罗斯等国对战斗部在不同起爆模式下的各种状态参数进行了大量的研究。有些结果当时并没有发现可以用在武器系统上面，但随着传感器技术的进步，武器系统能够识别出目标的类型，因此模式可转换战斗部得到了长足的发展10-13。国内：蒋建伟等14采用AUTODYN-2D软件对点起爆和环形起爆方式下毁伤元形成与侵彻装甲钢靶进行数值模拟，分析起爆位置对毁伤元成形和侵彻能力的影响。刘松等15在研究发现配有多模战斗部的巡飞弹打击多种地面目标时，影响毁伤概率的主要因素是炸高、圆概率偏差和姿态误差。若为提高配有MEFP战斗部的巡飞弹的毁伤概率，除了提高导引精度和降低炸高之外，提高姿态控制精度也是有效的途径。张洋溢等16利用LS-DYNA3D程序，分析了在爆炸成形弹丸结构前适当位置安装一个可抛掷的切割网罩的装药结构，对药型罩经过两种不同切割网罩形成多个破片的过程进行了数值仿真。通过数值仿真并结合试验发现破片与药型罩之间的距离需在一定的范围之内才能形成理想的破片，并存在一个最佳值。王晓鸣等17针对同一成型装药形成多模毁伤元问题，利用LS-DYNA程序研究了单点起爆位置对爆炸成型侵彻体成型的影响规律。并且发现在同一战斗部上，只要改变中心点起爆位置，就可以实现在EFP和杆式EFP两种模态之间的转换。尹建平等18采用流固耦合方法，应用LS-DYNA显式动力分析有限元程序，对井字形网栅切割式MEFP的形成过程进行数值模拟，并在此基础上以破片发散角为指标，应用正交优化方法分析研究三种因素对破片发散角影响的主次关系。有关模式可转换战斗部中两种毁伤元之间的转换问题，国内外已经开展了不少研究。但是从目前公开发表的资料来看，大多是针对爆炸成形弹丸、射流以及杆式射流毁伤元之间的双模转换14-19。在药型罩前端设置切割网栅的方法20，是目前实现聚能与破片毁伤元双模转换的主要技术途径。针对目前国内外的研究现状，本课题研究的毁伤模式可调战斗部则在技术上作出了简化。通过在药型罩的外围增加一个外围装置，外围装置在闭合状态下会对中间部分形成约束，起爆后并不会影响药型罩生成高效能的EFP。当战斗部在外围部分展开的状态下作用时，药型罩仍然生成高效能的EFP，同时外围部分在炸药的作用下生成破片向目标方向飞散，打击多辆轻型车及多人员的面目标。三、课题主要内容1、查阅相关的背景资料（中英文）；2、学习三维建模软件、ANSYS LS-DYNA和AUTODYN有限元分析软件； 3、学习爆轰物理学和战斗部相关知识；4、按要求完成毕业设计开题报告；5、完成可调战斗部的建模工作；6、建立可调战斗部有限元分析模型，进行装药参数与可调毁伤元的匹配关系分析；7、按照规定正确撰写毕业论文；8、完成10000字符翻译的任务并在附录中将英文原文和翻译的汉语列出。四、研究方案1、研究毁伤模式可调战斗部的特性，简化出毁伤模式可调战斗部的动力学模型，并通过三维建模软件进行建模；2、利用LS-DYNA数值模拟毁伤模式可调战斗部在外围部分展开状态和闭合状态下毁伤元的成型过程，并对模拟结果进行归纳和分析；3、通过改变主装药量和外围部分在展开状态时的展开角度，分析这些改变对战斗部威力的影响，得到该战斗部毁伤效率的变化范围。五、进度安排第 1 周：根据任务书熟悉题目，调研、查阅和收集相关的课题资料。第 2 周：确定工作内容和研究方法，完成开题报告。第 313周：完成可调战斗部模型的建模，建立可调战斗部有限元分析模型，进行可调战斗部结构参数对毁伤元的影响分析，第8周提交中期报告。第1415周：整理设计工作，完成毕业论文。第 16 周：进行毕业答辩。参考文献1 Fritz S, Chista L. Multimode warhead technology studiesC.21th Internaational Symposium of Ballisties, Switerland: International Ballistics Committee, 2003, (4): 821-828.2 M Graswald, W. Arnold, “Experimental Studies of Scalable Effects Warhead Technologies” C. 26th International Symposium on Ballistics, Miami, Florida, USA, 2011.3 Fong R. Advanced warhead technologiesC. International Armaments Technology Symposium and Exhibition, USA, 2004.4 Li W B, Wang X M. The effect of annular multi-point initiation on the formation and penetration of an explosively formed penetrationJ. International Journal of Impact Engineering, 2010, 37(4): 414-424.5 W.Li，X.wang. Research on the process of dual-mode EFP penetration into a semi-infinirte targetC. 26th International Symposium on Ballistics, Miami, Florida, USA, 2011.6 李洪儒, 吴甲生, 马洪忠. 低成本自主攻击系统的先进技术浅析J.飞航导弹, 2007(7): 8-11.7 耿梓圃.模式转换战斗部EFP/破片毁伤元成形特性D.北京：北京理工大学, 2015.8 Bourne. Variable multiple point initiated chemical energy warheadsC. l8th International Symposium on Ballistics,1999, 426-433.9 Kelly R J. A Three dimensional analytic liner collapse modelC. 16th International Symposium of Ballistics, 1996.10 David bender. Dual mode warhead technology for future smart munitionsC. l9th International Symposium on Ballistics. the second volume, 2001, 679-684.11 Sachdeva. Study of some aspects of performance of hollow chargeC. l7th International Symposium on Ballistics, the second volume, l998, 299-306.12 Moser. Increasing EFP warhead performance with more powerful explosives(MPE)C. 20th International Symposium on Ballistics, 2002.13 J. T. Mills, J. P. Curtis. A theoretical investigation of the penetration properties of hollow particlesJ. International Journal of Impact Engineering, 2001(26): 523-531.14 蒋建伟, 帅俊峰, 等. 双模毁伤元形成与侵彻效应的数值模拟J.北京理工大学学报，2008,28(9):756-759.15 刘松, 范宁军, 李东光, 等. 配有多模战斗部的巡飞弹毁伤概率分析J.弹箭与制导学报, 2010, 30(4):89-91.16 张洋溢, 龙源, 余道强, 等. 多模战斗部中定向破片的发散角分析J.解放军理工大学学报:自然科学版, 2010, 11(4): 468-472.17 李伟兵, 王晓鸣, 李文彬, 等. 单点起爆形成多模式EFP的可行性研究J.爆炸与冲击, 2011, 30(2): 204-209.18 尹建平, 臧立伟, 王志军, 等. 一种多模战斗部的结构优化设计研究J.兵器材料科学与工程, 2014(1): 15-18.19 李伟兵, 樊菲, 王晓鸣, 等. 杆式射流与射流转换的双模战斗部优化设计J.兵工