聚能型鱼雷战斗部对潜艇典型结构的毁伤研究

摘要

目前，聚能装药技术在陆地上的应用已经十分成熟，而随着现代潜艇防护能力的大幅提高，传统的爆破型鱼雷战斗部已经难以重创现代潜艇，于是将聚能装药技术应用到鱼雷战斗部上成为提高鱼雷毁伤能力的一个重要发展方向。 为了更好地进行聚能型鱼雷战斗部设计，提高对现代潜艇的毁伤威力。本文在前人工作的基础上，设计了三种聚能装药结构，其可以分别形成三种不同的聚能侵彻体（普通射流、杆式射流、爆炸成型弹丸）；并通过对美俄攻击型核潜艇的分析，确定了潜艇壳体的目标靶参数。然后，在考虑静水压力的条件下利用非线性动力学软件 AUTODYN-2D对三种聚能型鱼雷战斗部在水中的爆炸成型运动过程以及对目标靶的作用过程进行了数值仿真研究。并与聚能型鱼雷战斗部在空气中的成型运动过程以及爆破型鱼雷战斗部对潜艇壳体目标靶的毁伤效果作对比。 研究结果表明：（1）聚能型鱼雷战斗部在水中与空气中爆炸成型运动过程有较大差异，主要表现在侵彻体侵入水介质后头部速度的衰减与侵彻体的形态变化上；此外，在水中爆炸成型的侵彻体初始动能要比空气中略低。（2）当侵彻体侵入水介质后，普通射流与杆式射流头部会被磨损，爆炸成型弹丸自身的变形较为严重；普通射流头部速度衰减最快，杆式射流次之，爆炸成型弹丸最慢，但是其速度衰减率却最大。（3）对于单层靶，爆炸成型弹丸装药对靶板的毁伤效果最佳，靶板的变形与穿孔都比普通射流与杆式射流装药大；且非接触爆炸条件下（L=0D~2D），爆炸成型弹丸装药对靶板的毁伤效果反而会更好。（4）对于双层间隔靶，普通射流与杆式射流装药虽然可以一举击穿目标，但是对后靶的穿孔较小；爆炸成型弹丸装药则无法有效毁伤后靶，主要因为爆炸成型弹丸在侵彻水层的过程中的速度衰减与变形相对严重而丧失了侵彻能力。（5）铝是一种较理想的药型罩材料，其形成的侵彻体在侵彻水介质过程中自身不断损耗，却能形成较好的空腔；将其用于给后级侵彻体开辟通道，可以保存后级侵彻体对双层间隔靶后靶的侵彻能力。 未来针对单壳体潜艇，聚能型鱼雷战斗部应该以爆炸成型弹丸装药为主要研究方向；针对双壳体潜艇，应该以串联战斗部为主要研究方向；本文提出以铝罩作为前级装药的破--破型串联战斗部是提高对双壳潜艇毁伤能力的一个解决办法，值得做进一步研究。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 聚能型鱼雷战斗部设计与潜艇目标分析

2.1 聚能型鱼雷战斗部设计

2.2 潜艇目标分析

2.3 本章小结

3 聚能型鱼雷战斗部水中爆炸成型运动仿真

3.1 聚能型鱼雷战斗部水中爆炸成型仿真模型建立

3.2 不同聚能侵彻体水中/空气中成型运动过程分析

3.3 聚能装药水中爆炸冲击波传播规律

3.4 本章小结

4 聚能型鱼雷战斗部水中对目标靶毁伤的数值仿真

4.1 聚能型鱼雷战斗部水中对目标靶毁伤仿真模型建立

4.2 爆破型鱼雷战斗部水中接触爆炸对目标靶的毁伤效果分析

4.3 不同聚能型鱼雷战斗部水中接触与非接触爆炸对单层靶的毁伤效果分析

4.4 不同聚能型鱼雷战斗部水中接触爆炸对双层间隔靶的毁伤效果分析

4.5 本章小结

5 提高鱼雷战斗部对双壳体潜艇毁伤威力的设想

5.1 分析与设想

5.2 数值仿真验证

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来工作展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢