微小型仿生鱼破甲战斗部结构设计与毁伤威力分析

摘要：在现代化战争中中，水下微小仿生鱼群的特点是个体体积小、功耗低、成本低。本文设计了一种基于仿生鱼形结构的聚焦战斗机，以提高对水下潜艇目标的拦截和破坏能力。在静水压力条件下，在距离目标板0、10、20mm的位置，用于由不同多边形电荷（多边形射流、多边形棒射流、爆炸性投影仪）形成的不同穿透器的不同穿透过程，以及多边形射流在水下5、10、15m处穿透到水介质中，在AUTODYN中进行了数值模拟和损伤分析。结果发现：随着水深的增加，射流似乎积聚得更大，能量在空气中缓慢，在水中迅速衰变，爆炸位置越深，离靶板越远，对靶板的穿透作用越弱。关键词：微小型仿生鱼破甲战斗部；装药结构；毁伤威力分析；数值仿真

StructureDesignandpowersimulationanalysisofmini-bionicfisharmor-piercingwarheadAbstractInintelligentwarfare,underwatertinybionicfishhavethecharacteristicsofsmallindividualsize,lowpowerconsumptionandlowcost,andthispaperdesignsaconcentratedenergywarheadbasedontheshapeandstructureofbionicfishtoimprovetheinterceptionanddamageofunderwatersubmarinetargets.Undertheconditionofhydrostaticpressure,AUTODYNwasusedtonumericalsimulationandanalysisofthepenetrationprocessofdifferentshapedenergypenetratingbodies(shapedenergyjet,shapedrodjet,explosionshapedprojectile)formedbydifferentshapedchargestructuresatadistanceof0,10and20mmfromthetargetplateand5,10and15munderwaterbytheshapedenergyjet.Theresultsshowedthatthejetwouldhaveobviousaccumulationwiththeincreaseofwaterdepth.Thekineticenergyweakensaccordingtolinearlawinairandexponentiallyinliquidmedium;Thedeepertheexplosionlocation,thefartherawayfromthetargetplate,andtheweakerthepenetrationeffectonthetargetplate.Keywords:micro-smallbionicfisharmor-breakingwarhead，Chargestructure，Destructionpoweranalysis，Numericalsimulation

目录271691绪论 1154911.1研究背景 1115361.2国内外研究概况 2157391.2.1聚能射流破甲理论研究 2231561.2.2

试验方法和试验测量方法

3316291.2.3聚能战斗部水下特性研究 3184661.3设计内容与方法 3191862仿生鱼战斗部结构设计与目标靶确定 5246462.1微小型仿生鱼破甲战斗部设计 51772.1.1仿生鱼外形设计 543942.1.2微小型仿生鱼破甲战斗部结构参数 645492.2潜艇典型结构与目标靶参数 892943微小型破甲战斗部水中对目标靶毁伤的数值仿真 9287623.1微小型破甲战斗部水中对目标靶毁伤模型建立 9325613.1.1仿真模型 9163593.1.2有限元模型 1190883.2不同微小型破甲战斗部水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果分析 12325683.2.1聚能射流水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果 12126663.2.2聚能杆式射流水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果 20326733.2.3爆炸成型弹丸水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果 2817493.2.4仿真结果对比分析 36314733.3聚能射流不同爆炸水深对单层靶的毁伤效果分析 3695733.3.1聚能射流不同爆炸水深对单层靶的毁伤效果 36260823.3.2仿真结果对比分析 43103184总结与展望 44192194.1本文工作总结 449154.2本文工作展望 446870参考文献 4626935致谢 481绪论1.1研究背景无人艇系统及其集群,是中国高技术海上智能技术装备的具体代表,是全球海洋主要强国所争夺的重点区域,是捍卫中国领海安全和我国海洋权益的重要主战场。近年来，国内外专家的海洋仿生研究取得了长足进展，预示着未来海洋仿生舰艇和潜艇技术水平的大幅提升。同时随着[1]自动化作战技术和海洋无人战斗集群设计理念的发展,智能"鱼群"将逐步成为海洋无人战斗的新军。智能鱼群在单独行动或处于“群体”模式时攻击或防御目标的成功率有很大差异。虽然单个攻击和防御往往是随机的，但在智能“鱼群”中，一个智能“鱼群”找到攻击目标，通过“监视标记”反馈机制，整个群体进行攻击。在智慧“鱼群”里，一条聪明的“鱼”找到攻击目标，通过“观察标记”反馈机制，群体做出反应，分组攻击。当智能鱼“天敌”接近和攻击时，会迅速传递给附近的智能鱼群，远处智能鱼群则通过基于“观察旗”的双向反馈机制躲避。由于“天敌”无法识别特定目标，提高了“鱼群”的存活率，利用真鱼“观察标记”建立的信息交互反馈机制，高智能的“群”将能够避开目标。通过利用一群真实鱼的“观察标记”建立的反馈机制，“鱼群”将能够进行快速机动和攻击。智能鱼群[2]协同攻击包括群组内的协同攻击、多个智能鱼群之间的协同攻击、智能鱼群与作战系统中其他载人作战平台之间的协同攻击。根据实时战场情况，综合判断目标位置、机动性、防护能力等关键指标，智能分配攻击任务和攻击路线，战区多枚智能鱼雷可同时从各自攻击位置攻击敌方目标，进行多角度、高饱和度攻击，一击穿透敌方目标多层防护体系，提高目标破坏概率，增强系统突破能力。分组攻击时，可以选择智能鱼群作为诱饵，以吸引和干扰佯攻方向的敌人传感和保护系统，而其他智能鱼群可以执行多战场作战，从各个方向猎杀敌方作战目标。与大型潜艇相比[3]，智能鱼群的建造成本更低，透明度更高，系统纠错能力更好，可以使用集群智能进行操作。美国、欧盟等国家和地区开发了各种超小型水下无人机集群，已成功应用于采集海洋生物生存环境数据、搜索水下目标等领域。这些集群的大小通常小于1米，有些甚至更小。单个小型无人机集群已经完成商业生产，并在军队中得到应用。智能鱼群应用到军事领域也有缺点，正是由于体积小，所以单独行动时毁伤效果不显著，而现代潜艇往往都具有更高的防护能力[4]，为了有效提高智能鱼群对现代舰艇的拦截和毁伤，聚能装药技术的应用成为水下武器发展的必然选择。对于对于小型聚能战斗部水下武器，在穿透水下目标靶板时，与靶板的距离、爆炸水的深度等对其破坏特性的研究[5]、破坏力评价、数值模拟验证[5]起着重要作用，因此有必要深入研究聚能战斗部水下爆炸时与靶板的距离和爆炸水的深度之间的关系。1.2国内外研究概况目前，国内外密集装药技术主要集中在性能优化研究上，从装药组成等方面大量进行详细研究，然而，缺乏对水下运动规律对战斗部的影响研究，对水下破甲战斗部毁伤原理的分析相对较少。为了增加水下破甲战斗部的毁伤威力，国内外有关部门正在探索使用聚能装药技术。本文主要从聚能发射物破甲理论探讨、试验方案和实验测量方法以及聚能弹头水下特性探讨三个角度[6]对研究现状展开阐述。1.2.1聚能射流破甲理论研究虽然国内外对多能射流的理论设计进行了大量研究，但至今尚未建立相对完善的科学设计模型。Birkhorr等人[7]在1948年首次综合了聚电荷射流形成的理论，称为固定理想的不可压缩n-s方程理论。根据该模型，喷射流的长度是固定的，估计等于圆柱形电荷盖的总线长度。后来，Pugh等人[8]更深入地研究了Birkhoff的常数理论，编制了一个称为PER理论的非恒定射流形成理论。为了使该理论的分析更具代表性，BehrMan等人[9]还改进了PER模型的射流模型，使得更容易研究装药盖的一般形状和不同电荷结构的冲击波变化。郭志明等[10]通过热优化高爆炸压力下装料罩的设计改进了热塑性变化过程，并利用能量理论推导了EFP方程,分别计算了均匀壁厚单锥罩和双锥罩设计的装甲击穿深度。对于等壁单锥罩和双锥罩的设计，计算并实验演示了破甲深度。1.2.2

试验方法和试验测量方法

聚能射流穿透含有水的复合装甲结构主要取决于射流的形状和初速[11]。聚能射流的测试通常使用地面静态爆炸测试方法进行。在反潜模式下，模拟潜艇的水室，并用一定厚度的水进行测试。在聚能射流的穿透能力测试中，通常通过模拟鱼雷聚合弹头、模拟鱼雷自导头、模拟潜艇非耐压炮弹目标、模拟潜艇水室、模拟潜艇耐压炮弹目标和从前到后排列的后效目标来模拟[12]。为了测试聚能射流穿透潜艇压力壳后的残余损伤能力，通常在压力弹模型后面定期放置多个残余目标。事实上，残余效应板的间距对战斗部的有效性有重大影响。谢文[13]和刘洋等[14]研究了多层间隔目标对聚能战斗部穿透的问题，间隔物目标对射流穿透能力的影响随间隔条的大小而变化。间隔目标之间的射流散射是降低间隔目标穿透能力的主要因素。杨莉[15]等通过高速脉冲X射线成像和电探针试验技术，对由聚能弹头试射产生的变壁厚球缺型爆破成型炮弹的多层含水复合装甲、爆炸形状弹丸的飞行特性和含水复合装甲的穿透方式进行了成型和穿透实验。1.2.3聚能战斗部水下特性研究凌荣辉等[16]人经过试验研究，经过计算,确认了由大锥角式、小球缺式、亚零点五球形聚能战斗部等所产生的弹丸在水底中运动速度波形,并经过对比研究了由各种结构形态的型罩式等所产生的弹丸在水底运动速度波形特征,并提出了弹丸在水中运动的速度波形特征和弹丸外形长度直接有关,因此爆炸成型弹丸弹体更利于穿甲。后来杨莉[17]利用爆炸成型机理所模拟的弹丸侵彻水底介质能力进行了估算,研究了弹丸形状和涌水量速度变化对弹丸侵彻能力的影响，并给出了弹丸在水面移动速度衰减机理。1.3设计内容与方法设计内容：查阅仿生鱼外形结构，聚能装药等相关文献，根据仿生鱼内腔结构设计25mm口径破甲弹外形结构；根据不同结构聚能装药在水中应用的差异，设计三种聚能装药结构，使其可以形成聚能射流、聚能杆式射流、爆炸成型弹丸；结合战斗部口径，确定水下潜艇壳体的目标靶参数（本设计欲采用单层靶）。在仿生鱼类弹药的工程背景下，利用AUTODYN仿真软件对三种水下破甲战斗部的威力特征参数进行数值仿真分析，分析得到破甲战斗部侵彻水下目标靶板时，距离靶板距离，爆炸水深等因素对毁伤威力的影响。原始数据：25mm口径破甲战斗部，10mm厚靶板。ANSYSAUTODYN是一个显式有限元分析程序，ANSYS公司收购了它，用于解决固体、流体、气体和相互作用的复杂非线性动力学问题。该软件提供了许多军事背景下的高级功能，尤其在水下爆炸、太空保护、战场设计等领域具有不可替代的作用。这个软件在国际军工市场占有80%以上的份额。

2仿生鱼战斗部结构设计与目标靶确定为了提高这一数值模拟结果的普遍代表性和适用性，本章将针对微小型仿生鱼破甲战斗部，通过对典型潜艇结构的分析，结合战斗部口径，查阅资料设计仿生鱼体外形，以及目标靶标参数，设计出三种不同的聚能装药结构，使其能够形成聚能射流、聚能杆式射流、爆炸成型弹丸。2.1微小型仿生鱼破甲战斗部设计2.1.1仿生鱼外形设计仿生水下微型无人机。经过数十亿年进化的水下生物具有最佳的流体动力学形状和运动机制。模仿水下生物形状和运动机制的水下机器人可以展示最佳效率。当前已经研究了各种类型的小型水下机器人，包括螃蟹、蛇和龟等。目前，研制出的仿生水下机器人的性能尚未投入实际使用，但具有优异的隐身性能，有望在军事领域有广泛的应用。随着新能源和材料技术的发展，仿生水下机器人及其集群势必引起广泛而长期的关注。和鱼相比，机器鱼只有二三十年的历史。尽管时间很短，但技术的迭代非常迅速。1994年，在美国麻省理工学院（MIT）展出了世界上第一条可以游动约1平方米，速度为每秒2米的仿生鱼。中国的机器鱼也诞生于2000年，是中国研究机构和大学合作开发的。它长约0.5米，可以以每秒1米的速度游泳。本文设计的微机械仿生鱼，全长约150mm，整体截面为直径30mm的圆形，最大截面为圆形，半圆形头部，圆筒形身体，以尾鳍为主要推动力的整体流线性尾部。刚体具有头部、尾部和软体部。主要推动力是尾鳍。仿生机器鱼的头部可以作为空腔使用，机器鱼内部的前端是聚能战斗部，中间部和后部是舵机。小型实验机器鱼[18]的总体结构如图2.1所示。图2.1仿生鱼外形结构图2.1.2微小型仿生鱼破甲战斗部结构参数1.形成射流的主要成分药型罩的结构和质量直接影响着射流的质量乃至装甲的威力。药型罩的形状有方形、圆锥形、半球形，在装甲破碎效果方面方形最优秀，半球形最差。片型罩常用的材料是紫铜，密度大，具有一定的强度，在超动态负荷下具有良好的可塑性，但价格较昂贵。2、装药在结构合理的情况下，通过压缩防护罩来闭合能量射流，具有较高的爆炸和较好的装甲破坏效果。同时，有垫片的装药可以改变爆炸波形，从而改变装药罩的负荷，提高装甲破甲的威力。3、炸高是指在弹丸爆炸的瞬间，从药型罩部分到靶板表面的距离上，最大的子弹深度是最理想的对应。如果炸弹高度过小，金属喷流不能完全伸长，装甲破坏性能差，炸弹高度过大，会造成喷射物分散，速度降低。目前战斗过程中最小的破甲弹[19]口径为25毫米，微型紧凑型装甲破坏战斗由于体积小、质量轻、能耗低，所以具有集群，以前的旧装对甲方的传统的爆炸型战斗有非常好的效果，但是现代的水下潜艇的防护能力，特别是新材料的应用，它是不够的。结果，从上世纪末开始，各国开始在水下武器上应用聚能装药技术，采用聚能装药技术的战斗武器，具有很强的破装甲能力，能够贯穿各种潜艇的防护结构。本文为微型装甲破甲战斗机设计了三种锥形载荷结构，并采用1:1比例的数值模拟模型对战斗机进行建模。载荷直径(D)为25mm，战斗部的长度为40mm，壳体的厚度为1mm，起爆方法是载荷前端的中心点起爆。战斗装药使用粘结剂(pbx-9501)，装药罩材质为高导无氧铜(CU-OFHC)，壳体材质为超硬质铝(AL7075-T6)。聚能射流[20]直接使用0.96毫米厚的简单的80°锥形罩结构。聚能杆式射流和爆炸成型弹丸的发射体结构，为了便于之后的建模模拟，这篇论文最终将聚能射流的结构参数改为103°的大型锥形罩，爆炸成型弹丸的发射体的结构参数确定为128°的大型锥形罩[21]。图2.2三种微小型破甲战斗部攻击靶板的几何模型2.2潜艇典型结构与目标靶参数军用潜艇的船体布局大致可分为以下三种[22]:1)以莱特豪斯军SSN-688洛杉矶级为代表的耐压船体大部分外露的单一型。单一小型潜艇只使用一个耐压船体，但在船头、船尾、桥等处配置非耐压船型钢板来增加形状，以减轻在海中航行的阻力。虽然是耐压船体，但在船头、船尾、船桥等处添加非耐压钢板，以减轻水中航行的阻力;2）双壳体结构轻质非耐压壳体，双壳类似热水瓶结构，类似保温瓶，称为压力壳,能承受电子、机械、鱼雷等装备和武器，寿命、里面挤满了战斗人员等。无压壳是通过焊接薄钢材料制成的，以塑造潜艇的船体并减少水下航行的阻力。为了调整潜艇的船体形状，降低水下航行的阻力，焊接了薄钢材料。3)两者之间的混合配置。对于现代潜艇[23]，在正常情况下，水下单壳潜艇配备了高达50毫米的耐压壳，由于本研究中战斗部口径很小，装药量不足，在反复实验后选择在尽量控制单一变量的条件下把壳体厚度取小，选择单层靶作为目标靶，厚度取10mm，同2.1.2节中战斗部结构设计一样，按1：1比例模型，则单壳体潜艇耐压壳厚度为10mm，材料选择4340钢。

3微小型破甲战斗部水中对目标靶毁伤的数值仿真3.1微小型破甲战斗部水中对目标靶毁伤模型建立3.1.1仿真模型三种聚能装药均为轴对称结构，建立二维有限元模型时只需要建1/2模型。材料模型中除了靶板采用Lagrange算法，其他全采用Euler算法。用流固耦合法进行数值仿真。仿生机器鱼的头部可以当作空腔，战斗部装药为粘结剂（PBX-9051），药型罩为高导无氧铜（CU-OFHC），壳体为超硬铝（AL7075-T6），材料参数参考AUTODYN程序材料库（如下表所示）。其仿真模型如图3.1所示(此时空腔与靶板间距离为1D=10mm）：聚能射流模型聚能杆式射流模型（c）爆炸成型弹丸模型图3.1三种毁伤目标靶模型图表3.1数值仿真中用到的材料材料密度（g/cm3）状态方程强度模型空气AIR0.002068IdealGas水WATER1.0Polynomial装药PBX-90511.84JWL药型罩CU-OFHC8.93ShockSteinbergGuinan壳体AL7075-T62.80ShockSteinbergGuinan靶板STEEL43407.83LinearJohnsonGuinan3.1.2有限元模型（1）AUTODYN软件中考虑到要通过设置比内能给水赋予静水压力，所以选用多项式状态方程。水的多项式状态方程各参数如表3.2所示。表3.2水的多项式状态方程参数材料A1/GPaA2/GPaA3/GPaB0B1T1/GPaT2/GPaWATER2.29.5414.5770.280.282.20e=(p0+ρgh)/B0ρ0B0为水的多项式状态方程中一个参数，取值0.28。（2）炸药的状态方程为JWL爆轰方程，粘结剂（PBX-9051）的参数如下表3.3所示：表3.3PBX-9051的多项式状态方程参数材料D/(m*s-1)E0/GPaA/GPaB/GPaR1R2ωPBX-90518.89.548.5240.184.551.300.38（3）药型罩材料为高导无氧铜（CU-OFHC），壳体材料为超硬铝（AL7075-T6），其状态方程均为冲击状态方程（ShockEOS）。表3.4高导无氧铜与超硬铝的Shock状态方程参数材料ΓC1(m/s）C2(m/s）S1S2CU-OFHC2.02394001.4890AL7075-T62.20520001.3600（4）4340钢的状态方程为线性状态方程（LinearEOS）。4340钢的体积模量为159GPa。表3.54340钢的Johnson-Cook模型参数材料A(MPa)B(MPa)CmnTm(K)STEEL43407925100.0141.030.2617933.2不同微小型破甲战斗部水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果分析3.2.1聚能射流水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果在靶板距离分别为0、10、20mm时，聚能射流穿透单层靶板仿真的全过程，如图3.2所示。（1）L=0mm时（2）L=10mm时（3）L=20mm时图3.2射聚能流毁伤效果仿真图当L取不同值时，聚能射流攻击靶板时靶板的变形程度和药型罩总能随时间的变化如图3.3所示。（1）L=0mm时（2）L=10mm时（3）L=20mm时图3.3普射聚能流靶板变形程度和药型罩内能随时间变化图随着距靶板距离L的增加，聚能射流在穿透靶板之前需要穿透水介质的距离逐渐增加，射流变得细长，因此靶板被聚能射流造成变形的程度一般减小。头部能量在穿透靶板时衰减缓慢，在进入水中时迅速衰减，靶板距离L的增加对靶板的变形程度影响不大。3.2.2聚能杆式射流水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果在靶板距离分别为0、10、20mm时，聚能杆式射流水下侵彻单层靶板仿真全过程，如图3.4所示。（1）L=0mm时（2）L=10mm时（3）L=20mm时图3.4聚能杆式射流毁伤效果仿真图当L取不同值时，聚能杆式射流水下攻击靶板时靶板的变形程度和药型罩内能随时间的变化如图3.5所示。（1）L=0mm时（2）L=10mm时（3）L=20mm时图3.5聚能杆式射流靶板变形程度和药型罩总能随时间变化图随着与靶板的距离L的增加，由于杆射流[21]引起的靶板变形也趋于减小。随着距靶板距离L的增加，杆射流在穿透单层靶材之前在水介质中行进的距离增加，棒射流越来越薄，从而使靶板引起的变形程度也逐渐降低。3.2.3爆炸成型弹丸水下距靶板不同距离对单层靶的毁伤效果在靶板距离分别为0、10、20mm时，爆炸成型弹丸水下侵彻单层靶板仿真全过程，如图3.6所示。（1）L=0mm时（2）L=10mm时（3）L=20mm时图3.6爆炸成型弹丸毁伤效果仿真图当L取不同值时，爆炸成型弹丸攻击靶板时靶板的变形程度和药型罩内能随时间的变化如图3.7所示。(1)L=0mm时（2）L=10mm时（3）L=20mm时图3.7爆炸成型弹丸靶板变形程度和药型罩总能随时间变化图如果与目标板的距离L取不同的值，则爆炸模制弹丸的形状存在显着差异，直到它穿透单层目标。如果腔体与靶板之间没有距离，即当L=0D时，爆炸成型弹丸在穿透靶板之前在空中移动，爆炸成型弹丸在穿透目标板后完全成型且变形更严重。在L=1D和L=2D时，它不能穿透靶板，只会引起小靶板的凹变形。3.2.4仿真结果对比分析（1）聚能战斗部[24]穿透水介质时，射流的能量衰减很快，形态发生变化，损失了一些物质，聚能射流头部的能量衰减最快，其次是集中杆射流，爆炸成型的弹体能量衰减较慢，但爆炸形成的弹体能量衰减最多；（2）随着距靶板距离L的增加，普通射流和杆射流对靶板的变形一般趋于减小，聚能杆式射流对单层靶材的变形大于聚能射流的变形。爆炸形弹丸对靶板的变形通常随着与靶板的距离L的增加而减小，但是在L=1D时，不再可能穿透靶板。（3）爆炸成型弹丸在水中单层靶板上造成的破坏和变形程度是三种结构形成的不同聚能侵彻体中最大的。但爆炸成型弹装药程度比前两者对单层靶标造成的破坏变形程度更大(l=0d)，当空腔与靶板无间距时，虽然爆炸成型弹不能击穿单层靶标，但也比前两者对靶板造成的破坏变形程度更大。（4）总括而言，在水介质中聚能式射流和聚能杆式射流具有更强的穿透能力，而爆炸成型的弹丸虽然用来攻击单壳潜水艇的首选自爆成形弹，但在适当的范围内进行近距离无接触的爆破破坏会更好，但它并不适合在水介质中远距离运动。3.3聚能射流不同爆炸水深对单层靶的毁伤效果分析3.3.1聚能射流不同爆炸水深对单层靶的毁伤效果以聚能射流为例，L=2D时，聚能射流不同爆炸水深h时对单层靶的毁伤效果如图3.8所示。（1）h=5m时（2）h=10m时（3）h=15m时图3.8聚能射流不同爆炸水深对单层靶的毁伤效果图当h取不同值时，聚能射流攻击靶板时靶板的变形程度和药型罩总能随时间的变化如图3.9所示。（1）h=5m时（2）h=10m时(3)h=15m时图3.9聚能射流不同爆炸水深靶板变形程度和药型罩总能量随时间变化图3.3.2仿真结果对比分析微小型仿生鱼破甲战斗部在穿透水介质时，射流能量会被大量消耗，其形态也会受到影响，正常情况下水压越大，造成的靶板变形程度越小，但是当水深15m时，在射流形成前，靶板已经被挤压变形，靶板的变形程度比前两者大。

4总结与展望4.1本文工作总结目前,国内关于聚能装药设计的研究成果大多集中在性能设计方面,在载药设计方面也发表过不少有关学术论文,对战斗部的目标毁伤特性方面探讨相对较浅,对聚能式战斗部水下工作原理与毁伤机制的探讨也还在表面。本文基于以往研究的不足进行了数值模拟。本文的主要任务如下：首先，对目前的研究成果进行了总结和分析，对仿生鱼形结构和三类聚能装药技术（聚能射流、聚能杆式射流，爆炸成型弹丸）的创新设计，潜艇船体的目标参数为通过分析典型的潜艇结构和与战斗部口径的组合来确定的。然后，利用AUTODYN-2D软件在静水压力条件下对距离靶板0、10和20mm处不同聚能装药结构形成的聚能侵彻体穿透过程以及聚能射流在水下5、10和15m处的穿透过程进行数值模拟和损伤分析。通过本文的研究，得到的主要结论[25]有：（1）在距离靶板水下爆炸的有效范围内，聚能杆式射流装药对水下目标造成的损伤和变形程度大于聚能射流装药，并且随着距目标板距离L的增加，聚能射流和聚能杆式流装药对目标造成的损伤和变形程度逐渐降低。爆炸成型弹丸对水中单层目标的损伤和变形程度是三种聚能装药中最大的，因为爆炸型弹丸的能量衰减最大，而爆炸型弹丸的损伤和变形程度最大，因此率先不能穿透靶板。（2）微小型仿生鱼破甲战斗部在穿透水介质时，射流能量会被大量消耗，其形态也会受到影响，正常情况下水压越大，造成的靶板变形程度越小，但是当水深15m时，在射流形成前，靶板已经被挤压变形，靶板的变形程度比前两者大。4.2本文工作展望本文数值模拟的初衷是希望通过分析微小型破甲战斗部在水下潜艇壳体结构中侵犯目标的不同聚能装药规律，为微小型仿生鱼破甲战斗部的设计、提高拦截破坏现代潜艇提供借鉴。但是，本文所做的工作仍有许多欠考虑的地方，未来需要进一步改进。本实验是在既定的三个模型中，经过仿真实验对比，得到的数据有局限性，只能在一定程度上说明微小型破甲战斗部在水下的侵彻靶板毁伤规律，不具有普遍代表性。（2）研究聚能型鱼雷战斗部水中作用规律，不能仅仅只靠数值仿真，本实验全程使用Anasys进行仿真，并未经过实体实验，因此实验数据上可能较真实数据有一定的出入，且本设计中的微小型仿生鱼破甲战斗部毁伤效能,是指一个微小型仿生鱼破甲战斗部，对靶板造成的毁伤程度或毁伤效果,并不考虑发射角度、制导方式、发射速度及多枚齐射等因素，与实际情况存在一定差异。（3）至于水下聚能战斗部的研究，就单层壳体潜艇而言，进一步的研究应集中在最有效的爆炸成型弹丸上，以在适当的引爆距离范围内损坏潜艇。

参考文献侯平,张煜.智能“鱼群”作战概念及应用研究[J].战术导弹技术.2019(5).米诺.仿生技术：赋予美海军更灵活隐蔽的作战能力[J].国防科技要闻.2021.\o"聚能型鱼雷战斗部对潜艇典型结构的毁伤研究"\t"/kcms2/author/_blank"聚能型鱼雷战斗部对潜艇典型结构的毁伤研究[D].李明星.中北大学,2018.毛致远,段超伟,胡宏伟等.水下爆炸威力试验与评价方法综述[J].水下无人系统学报.2022(3).邵宗战，宋敬利，邢阳阳.聚能型战斗部水下射流速度测量的断通靶方法[J].兵器装备工程学报，2016(11):16-19.李兵，房毅，冯鹏飞．聚能型