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类弹丸聚能侵彻体释能模型的活性分析

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：类弹丸活性聚能侵彻体化学能分布式释放过程如图3.3所示。爆轰波完全扫过活性药型罩后，罩体内压力及温度进一步升高，活性药型罩顶部发生明显形变，在轴线处发生翻转，形成类弹丸活性聚能侵彻体头部。基于以上假设，以侵彻体尾部端面中点为原点，建立二维平面物质坐标系，类弹丸活性聚能侵彻体化学能分布式释放计算模型如图3.4所示。在继续成形过程中，侵彻体中部及尾裙部分温度逐渐升高，相继发生激活。

类弹丸活性聚能侵彻体化学能分布式释放过程如图3.3所示。在t1时刻，主装药起爆后，活性药型罩顶部在爆轰波作用下开始发生变形，密度增大，温度升高。爆轰波完全扫过活性药型罩后，罩体内压力及温度进一步升高，活性药型罩顶部发生明显形变，在轴线处发生翻转，形成类弹丸活性聚能侵彻体头部。

在t2时刻，活性药型罩继续翻转、拉伸，顶部形成侵彻体头部的同时，活性药型罩底部开始形成侵彻体尾裙，侵彻体长度增加至L2。由于侵彻体头部中心位置的压力、温度最高，活性材料首先发生激活。达到激活弛豫时间后，首先在激活点发生化学反应，依次产生冲击波S1、S2，对应冲击波传播半径分别为R1、R2，且R1＞R2。与此同时，侵彻体继续运动拉伸，变形进一步加剧，温度进一步升高，侵彻体后部材料未到达激活弛豫时间，未开始反应释能。

在t3时刻，尾裙部分已基本成形，侵彻体长度为L3，高温区域进一步扩大，除冲击波S1、S2的传播半径增加至R′1、R′2外，活性材料反应产生冲击波S3，对应传播半径为R′3，由于反应时序差异，此时，R′1＞R′2＞R′3。

在t4时刻，侵彻体基本成形，长度为L4，尾部材料激活之后，继续反应释放化学能，产生冲击波S4、S5，此时冲击波传播半径进一步增加至R″1～R″5，直至最终时刻所有材料发生化学反应，释放全部化学能。

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图3.3　类弹丸活性聚能侵彻体化学能分布式释放过程

需要特别说明的是，与类射流活性聚能侵彻体不同，类弹丸活性聚能侵彻体长径比较小，各微元间速度梯度较小，活性材料激活及化学反应呈一定时序分布特性，但化学能分布式释放效应并不显著。

基于类弹丸活性聚能侵彻体成形及化学能分布式释放过程，建立类弹丸活性聚能侵彻体释能模型，为了便于分析问题，作如下假设：

（1）类弹丸活性聚能侵彻体沿活性药型罩轴向线性分布；

（2）类弹丸活性聚能侵彻体可划分为多个微元，各微元互不干扰；

（3）各微元均为截锥体，微元之间无速度梯度；

（4）类弹丸活性聚能侵彻体在成形过程中总质量不变。

基于以上假设，以侵彻体尾部端面中点为原点，建立二维平面物质坐标系，类弹丸活性聚能侵彻体化学能分布式释放计算模型如图3.4所示。

活性药型罩初始曲率半径为Rb，壁厚为t，则活性药型罩总质量可表述为

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式中，ρ0为活性药型罩材料密度。

活性药型罩直径为d0，内壁顶部中心距活性药型罩底部高度为h，划分为n个微元，各微元对应角度为Δφ，则微元宽度可表述为

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图3.4　类弹丸活性聚能侵彻体化学能分布式释放计算模型

微元质量可表述为

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在成型装药爆炸加载下，活性药型罩被压垮，形成爆炸成型弹丸，爆炸成型弹丸头部微元速度与罩顶部微元m速度相同，即

vj=vm

考虑各微元速度差异时，罩顶部微元速度vm最高，其余微元速度为

经过时间t后，活性药型罩顶部微元A运动至A′，形成爆炸成型弹丸头部，则

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在爆炸载荷作用下，活性药型罩外层首先与爆轰波作用，同时向内翻转，形成侵彻体头部，温度、压力最高，首先发生激活。在继续成形过程中，侵彻体中部及尾裙部分温度逐渐升高，相继发生激活。由于侵彻体各微元之间速度梯度较小，因此各微元激活时间间隔较小。达到激活弛豫时间后，相继发生爆燃反应，释放化学能，可表述为

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在空间尺度上，总释能量可表述为

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