穿靶仿真结果及分析

图6.8～图6.10是依据上述递增公式对弹体侵彻混凝土过程进行的理论数值计算的结果和试验测试的数据结果。其中，弹体直径d=90mm，弹形系数CRH=3，质量m=50 kg，混凝土密度ρ=2 360 kg/m3，弹性模量E=21.2 GPa，抗剪强度τ0=20 MPa，靶标厚度H=1.3m，弹体着靶速度V0=800m/s。

由图6.8可以看出，数值计算结果弹体侵彻加速度峰值为28 500 g，比试验测试得到的过载值48 500 g偏小约20 000 g；在侵彻过程中，数值计算结果加速度曲线减小趋势比实测结果慢，靶内侵彻时间数值计算结果偏长0.2ms，数值计算在弹体出靶阶段加速度下降沿更明显。开坑过程弹体受力情况比较复杂，弹体本身谐振频率信号与弹体真实冲击信号叠加的结果使得实测信号的峰值过载比理论计算结果有较大偏差。因此，对于硬目标侵彻引信的研究与设计，需要在理论计算的基础上，对引信采取相应的缓冲措施来减小引信在侵彻过程中所受的冲击，特别是弹体本身谐振信号的叠加，使得引信的工作环境更为恶劣。相比于侵彻时间历程，弹体本身的谐振频率一般在5 kHz以上，远高于真实侵彻信号的频率。因此，采用缓冲措施可以将弹体叠加在引信上的高频谐振信号滤除，有效保护引信内部结构。

图6.8　数值计算弹体加速度时间历程曲线

相比于弹体侵彻硬目标的能力，硬目标侵彻引信炸点控制系统更关注的是引信在侵彻过程中加速度信号时间历程、速度衰减量以及出靶时刻的判别，据此来确定最佳炸点时机。由图6.9和图6.10可以看出，弹体出靶后的余速相差仅为5.6%，出靶时刻上相差8.3%，对于常规战斗部起爆距离来说，相差仅为0.071m，能够满足使用要求。

图6.9　数值计算弹体速度时间历程曲线

硬目标侵彻引信炸点控制系统采用了高加速度值惯性开关作为起爆策略的冗余控制。仅通过惯性开关只能识别出弹体在靶内的侵彻时间长度，不能测试出弹体出靶后的余速。采用图6.10所示的数值计算方法能够估算出弹体出靶时刻的实时速度。

图6.10　数值计算弹体侵彻深度时间历程曲线

6.2.2.1　侵彻过程中的峰值加速度分析

根据上节给出的理论计算模型，图6.11绘出了弹体在不同初始速度下侵彻混凝土靶标过程中峰值加速度的变化曲线。从中可以得到，弹体侵彻过载峰值随着弹体着靶速度的增加而增加，几乎呈正比例关系。而由图6.11可知，由理论计算得到的加速度值没有考虑到弹体侵彻过程中弹体谐振信号的叠加以及弹靶复杂的力学关系，理论值比弹体实际所受到的加速度值小，因此，需要在试验值作为参考的基础上来研究硬目标侵彻引信。

图6.11　弹体初始速度对侵彻加速度峰值的影响

根据计算过程，不考虑弹体与靶板间的摩擦，弹体在侵彻过程中弹头部全部侵入靶体时，弹体受到的加速度达到峰值。当靶标厚度超过弹头长度时，弹体在侵彻过程中所受最大加速度不会随着靶厚的增加而增加。图6.12所示是弹体侵彻不同厚度靶标时加速度峰值。从中可以看出，随着靶厚的增加，加速度峰值并没有变化。因此，对于不同厚度的靶板，引信抗高过载值能力和传感器输出信号灵敏度的大小是一致的。

(www.xing528.com)

图6.12　靶标厚度对侵彻加速度峰值的影响

6.2.2.2　侵彻贯穿时间分析

弹体穿透靶板所需的时间直接关系到硬目标侵彻引信起爆精度。图6.13给出了不同初始速度下弹体侵彻同一厚度靶板所需要的侵彻时间曲线。弹体在靶体内侵彻时间随弹体着靶速度的增加而减小，减小速率成递减趋势。这是由于弹体侵彻过程所损失的能量是一定值，弹体具有的能量与弹速的平方成正比，因而随着弹速的增加，弹体所具有的能量越大。

图6.13　弹体初始速度对侵彻时间的影响

图6.14给出了靶标厚度对侵彻时间的影响。侵彻时间随靶标厚度的增加基本呈正比例增加状态。

图6.14　靶标厚度对侵彻时间的影响

6.2.2.3　侵彻贯穿靶标后余速分析

针对地下机库、地下指挥所、储油库、桥梁等目标，其上层为厚的混凝土层，攻击此类目标通常要求硬目标侵彻引信有空穴识别能力，使战斗部在目标防护层之后一定距离处起爆，其控制算法为计算弹体穿透目标靶后的余速，进而计算弹体运动一定距离所需时间，到一定时间后适时起爆，达到最大毁伤效果。

弹体贯穿靶标后的余速大小与弹体着靶速及靶厚有关。图6.15和图6.16分别给出了弹体初始速度和出靶余速之间的关系曲线以及弹体出靶余速和靶标厚度的关系曲线。

图6.15　弹体初始速度对出靶余速的影响

图6.16　靶标厚度对出靶余速的影响