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兵工学报
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高修柱

月刊

1000-1093

acta@cos.org.cn

010-68962718;68963060

100089

北京2431信箱

兵工学报/Journal Acta ArmamentariiCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊以反映兵器科学与技术领域的最新科研成果，促进科学发展，繁荣学术交流为宗旨。以介绍与兵器相关的基础理论、应用研究实验分析和工程技术等为主要内容。其专业涉及军用车辆、军用光学、电子技术、火炮、枪械、弹药技术、控制技术、力学工程、化学工程、机械工程、材料科学和应用数学等诸多领域。
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    烤燃条件下JEO聚能装药战斗部泄压结构研究

    王新宇姜春兰王在成方远德...
    1-14页
    查看更多>>摘要：为提高JEO聚能装药战斗部的热安全性,对烤燃条件下JEO聚能装药战斗部的泄压结构进行研究.建立考虑热分解压力对烤燃过程影响的炸药烤燃多相流组分输送模型.设计多点测温-测压实验,对JEO炸药烤燃过程中的温度-压力变化特性进行研究并对模型相关参数进行校核,对聚能装药结构下JEO炸药的热分解过程进行数值模拟,获得不同升温速率下炸药温度、固相体积分数的变化规律,并确定了该结构下炸药的点火位置、点火压力.针对JEO炸药点火后的燃烧过程,引入泄压延迟时间,建立考虑泄压结构的炸药压力增长模型,确定该结构下JEO炸药的临界泄压面积,以热分解数值模拟中获得的点火位置和点火压力为初始条件,计算获得不同装药点火位置对炸药内部压力变化的影响规律.根据临界泄压面积、点火位置、炸药中的压力增长规律,确定侧壁泄压孔面积大小和端面药型罩压螺尺寸,设计适合该结构下JEO炸药的泄压孔-药型罩推出组合泄压结构.针对采用该泄压结构的JEO聚能装药战斗部进行快速烤燃和慢速烤燃实验,验证泄压结构的有效性.研究结果表明:随着升温速率的降低,JEO装药聚能战斗部的点火时间随之延长,点火位置由装药表面移动至装药中心;随着点火位置和泄压结构之间距离的增加,点火延迟时间增大,聚能装药战斗部内部压力峰值随之增加,战斗部的反应烈度随之增加.

    聚能装药烤燃热安全性数值模拟

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    含能燃速抑制剂的制备及其对AP分解的负催化效应

    张雪雪薛智华聂洪奇严启龙...
    15-25页
    查看更多>>摘要：燃速抑制剂作为固体推进剂的核心功能组分,在降低固体推进剂高压燃速方面起关键作用.精准设计具有降速效应的季铵与醛基结构,获得高氮三氨基胍乙二醛二维共聚物(Triamin-oguaniding Glyoxal two dimensional Copolymer,TAGP)含能配体,并与碱土金属离子K+、Ba2+和Ca2+发生络合反应,制备系列新型含能燃速抑制剂(TAGP-M).采用粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜/能谱和差示扫描量热/热重联用等技术分析其形貌、结构和热稳定性,并研究这些含能燃速抑制剂对高氯酸铵(Ammonium Perchlorate,AP)热分解的负催化作用.研究结果表明:TAGP-K对AP转晶抑制最为显著,使AP 的转晶吸热峰温提高 5.9℃、低温分解峰峰温升高 28.7℃;添加10 wt%的TAGP-K,可使AP的最大热分解速率降低 58%;TAGP-Ca燃速抑制剂可使AP的释能效应集中在高温分解过程,AP/TAGP-Ca 混合体系的放热量比纯 AP 提高 50%以上;TAGP-Ca 和TAGP-Ba燃速抑制剂在抑制含AP分解的同时提高了其释能效率;TAGP-M燃速抑制剂在分解过程中释放NH3并与AP分解产物HClO4结合,形成更难分解的M(ClO4-)n;通过碱土离子与ClO4-离子强静电作用,抑制后者分解产生氧化性气氛,进而抑制AP高温放热反应过程.

    含能燃速抑制剂原位交联配位热稳定性结构优选降速机理

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    TiB2/B4C复相陶瓷自蔓延热爆炸烧结与性能表征

    李云飞高鑫陈鹏万刘开源...
    26-34页
    查看更多>>摘要：为了探究高硬度复相陶瓷高效且低成本的制备方法,利用自蔓延高温合成结合爆炸烧结技术,开展制备二硼化钛/碳化硼(TiB2/B4C)复相陶瓷的研究,成功制备厚度约为1cm、直径约为5cm的TiB2/B4C 复相陶瓷块体.烧结样品物相和微观结构分析表征结果表明:烧结样品中TiB2相和B4C相分布均匀,截面观察到致密的微米级颗粒.该方法制备的样品致密度和硬度较高,随冲击压力不同,致密度范围在90%～93%之间,相应平均维氏硬度为16.64～17.35 GPa;根据不同条件下回收样品的微结构、致密度等分析,冲击压力和起爆时刻生坯温度对TiB2/B4C复相陶瓷烧结质量有重要影响;冲击压力为40 GPa,生坯温度为1 800 K时,烧结致密度为93%;为进一步提高烧结质量,应提高冲击压力或冲击波作用时间.研究表明自蔓延热爆炸烧结技术是一种高效且低成本的高硬度复相陶瓷的制备方法.

    TiB2/B4C复相陶瓷自蔓延高温合成爆炸烧结微观结构

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    弹道冲击下石墨烯和聚乙烯改性芳纶织物的钝伤防护性能

    王哲刘鹏陈婧黄广炎...
    35-43页
    查看更多>>摘要：芳纶凭借其轻质高强的特点广泛应用于防弹领域.为提高单层芳纶织物的抗钝伤能力,采用热塑性树脂聚乙烯(Polythene,PE)与石墨烯纳米粒子表面改性方法提升芳纶织物的抗钝伤性能.以背衬凹陷为标准,对不同质量配比改性芳纶织物的抗钝伤能力和能量吸收特性进行测试对比.对比结果表明:石墨烯和PE两种改性方法均可提升芳纶织物的抗钝伤能力,其中PE改性方法使得改性织物面密度增加较小但抗钝伤能力显著提升,10%PE的防弹能力和比吸能值较纯芳纶分别提升了18.0%和30.8%;石墨烯改性织物刚性的增加使其低速抗钝伤能力增强,但是过大的纱线间摩擦使其高速防护能力减弱,2%石墨烯粉体为石墨烯改性织物的最佳配比.此外,优化验证得到了2 层10%PE和13 层的6 层正交超高分子量PE无纬布防弹衣组合设计.

    改性芳纶织物钝伤防护背衬凹陷防弹性能能量吸收

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    三层组合陶瓷复合装甲的抗侵彻性能及其损伤机制

    余毅磊王晓东任文科高光发...
    44-57页
    查看更多>>摘要：为了研究相同面密度下Kevlar/SiC-TC4-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合靶板的复合结构参数对其抗弹性能的影响和失效机理,选用4 组不同厚度组合的靶板试样,并使用12.7 mm穿燃弹以相同着靶速度(488 m/s)进行弹道冲击实验.使用扫描电子显微镜(SEM)研究复合装甲板在弹道侵彻下的损伤模式.实验结果表明:在所述实验条件下8 mm +2mm +10 mm厚度组合的Kevlar/SiC-TC4-UHMWPE复合靶板是最佳的抗侵彻工程应用结构;在同等面密度条件下,将 1mm厚陶瓷替换成同等面密度的TC4 钛合金背板(约0.5 mm厚)时,复合装甲板的抗弹道侵彻性能提升了约29.69%,可见钛合金的结构参数对复合装甲板抗弹性能的影响权重大于SiC;钛合金背板面密度的增加不仅增强了对陶瓷的支撑作用,而且增加了弹-靶作用时间,提升了复合靶板的整体防护性能;12.7 mm穿燃弹侵彻后复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、钛合金背板少量隆起变形及十字形拉伸撕裂损伤、UHMWPE层合纤维背板剪切断裂、层间分离和纤维拉伸;在整体复合装甲的设计中,应将高抗剪材料放置在背板的前几层,将高抗拉材料放置在背板后几层,以充分利用每种材料.

    陶瓷复合装甲抗弹性能损伤机制超高分子量聚乙烯12.7mm穿燃弹

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    爆炸成型弹丸侵彻不同材料靶板后效破片特性试验研究

    黄炫宁李伟兵李文彬尹贵祥...
    58-68页
    查看更多>>摘要：为研究靶板材料性能对爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectile,EFP)侵彻靶后破片特性的影响,开展EFP侵彻不同材料靶板(Q235 钢、45 号钢、装甲钢、2A12 铝)后效破片特性试验,采用X光摄影方法观测靶后破片云形态及膨胀尺寸,通过布置多层纤维板获得破片散布特性,并对靶后破片进行回收.研究结果表明:在靶板密度一定的情况下,靶板强度主要影响破片云轴向膨胀能力,对径向膨胀能力影响很小;靶后破片环形毁伤区的飞散角位于20°～25°范围内差别不大,但是靶板背面出口崩落会造成靶后破片飞散角出现极大值,随着钢靶强度的增大,靶后破片径向散布增强,破片总数减小,但是大质量段钢破片数量增多;不同强度钢靶产生的钢破片平均尺寸满足Kipp等提出的基于材料流动应力的碎片尺寸模型.

    爆炸成型弹丸靶后破片径向散布质量分布破片尺寸

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    破片杀伤战斗部空爆状态下车顶夹芯板防护性能分析与优化设计

    傅耀宇贵新成周云波刘家志...
    69-84页
    查看更多>>摘要：在现代战争中,为实现远程精确打击,众多破片杀伤战斗部选择车辆顶部作为首选攻击位置,而目前国内外关于冲击波和破片联合作用下车辆顶部防护的研究基本没有.为提高特种车辆顶部防护性能并实现结构轻量化设计,通过北约一级替代装药爆炸试验和破片飞散理论计算,验证了数值模拟的有效性和准确性.根据 LS-DYNA 软件分析结果数据和破片外弹道方程,采用Python软件等编写用于分析不同起爆高度下破片落点分布的解算处理程序.设计一种I-Y型夹芯板,并与另外5 种不同结构夹芯板的防护性能进行综合比较,证明了该型板的优越性.进而以质量损失、能量吸收、背板峰值位移及破片速度分布为评价标准,研究炸药起爆方式、炸药相对位置、面板和背板厚度、夹芯层结构参数对I-Y型板防护性能的影响.选择面板厚度、背板厚度、夹芯层高度和胞元宽度为设计变量,以背板峰值位移和夹芯板质量为优化目标,用最优拉丁超立方试验方法进行采样,采用Kriging法构建代理模型,用非支配排序遗传算法进行多目标优化求解,并对最优解进行仿真验证,为冲击波和破片联合作用下车顶防护结构优化设计提供了支持.

    预制破片飞散初速度I-Y型夹芯板防护性能多目标优化

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    基于大涡模拟方法的三维旋转爆轰流场结构研究

    雷特武郁文徐高邱彦铭...
    85-96页
    查看更多>>摘要：为研究环形燃烧室中边界层、黏性、湍流模拟方法对旋转爆轰流场结构的影响,采用开源计算流体动力学软件OpenFOAM,以氢气为燃料、空气为氧化剂,基于大涡模拟(Large Eddy Sim-ulation,LES)方法、RANS方法、Euler方法,分别结合滑移和无滑移边界,对三维旋转爆轰发动机模型进行数值模拟,分析对比不同计算方法下旋转爆轰流场结构.着重讨论以LES方法得到的流场结构.研究结果表明:当采用滑移边界时内、中、外截面的流场温度无太大差异,当采用无滑移边界时内外壁面温度高于中间截面,边界层会影响近壁区域气体的流动速度,导致内外壁面爆轰波高度低于中间截面,还会影响燃烧产物的流动状态轴向截面上爆轰波波头产生变形;不同湍流计算方法得到的旋转爆轰流场结构存在相似性,黏性是影响旋转爆轰流场结构的主要原因.研究结果对于揭示边界层和黏性对旋转爆轰的影响机制具有一定的科学意义.

    大涡模拟旋转爆轰燃烧室数值模拟流场结构

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    基于合成虚拟阵列的脉冲多普勒引信高分辨DOA估计方法

    王新伟闫晓鹏郝新红陈齐乐...
    97-104页
    查看更多>>摘要：为提高脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)引信的波达方向(Direction of Arrival,DOA)分辨率,利用引信的运动特性,将不同时刻下的回波数据进行组合,合成一个大孔径的虚拟阵列,达到扩展孔径的目的,并利用数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)实现对目标的高分辨角度估计.针对合成虚拟阵列非均匀性导致DBF计算复杂度高的问题,将合成虚拟阵列分解为固有子阵与运动子阵,分别进行DBF处理后并用两波束的乘积代替合成虚拟阵列的波束,在保证高角度分辨率的同时,降低对合成虚拟阵列直接进行DBF运算的复杂度.仿真与实验结果表明,在较少阵元的情况下该方法有效地提高了PD引信的DOA分辨率.

    脉冲多普勒引信波达方向合成虚拟阵列阵列分解数字波束形成

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    旋转导弹横向喷流干扰特性数值模拟

    雷娟棉高毅勇政
    105-121页
    查看更多>>摘要：为研究超声速来流条件下旋转导弹横向喷流干扰流场结构及喷流干扰对导弹气动特性的影响和机理,使用基于雷诺平均非定常N-S方程和滑移网格技术的非定常数值方法对旋转导弹横向喷流干扰流场进行模拟.研究旋转对导弹横向喷流控制效果的影响,给出不同条件下导弹的气动特性变化规律,分析了横向喷流对旋转导弹气动特性的影响.研究结果表明:旋转会导致导弹横向喷流控制力发生偏转,偏转方向与旋转方向相反,偏转角度随着转速增加而增加;在小攻角下,喷流干扰效应产生的附加侧向力和偏航力矩系数的瞬时值比旋转马格努斯效应产生的侧向力和偏航力矩系数的瞬时值大一个数量级,随着攻角增大,旋转马格努斯效应引起的侧向力和偏航力矩系数占全弹的比例增大,喷流引起的附加侧向力和偏航力矩量值减小;旋转导弹横向喷流控制扇面内气动系数随滚转角变化具有很强的非定常性,当喷流控制扇面角度不大时,时均侧向气动特性与对称面处滚转角下的瞬时值侧向气动特性比较接近,不同扇面角度内有喷流的时均侧向力系数和偏航力矩系数远大于无喷流时.

    旋转导弹横向喷流喷流干扰侧向力数值模拟

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