水声干扰弹子弹水下爆炸特性及抛撒动力学分析

论文摘要

基于水下连续爆炸的声干扰反鱼雷技术是目前一个比较新的课题,对水声干扰弹子弹的抛撒散布分析是该课题的基础性工作。本文主要对子弹抛撒后的水下爆炸间距及其飞行动力学问题进行了分析研究。首先,根据水下爆炸理论,基于AUTODYN软件对小药量装药的子弹水下爆炸过程进行了仿真,分析了水的状态方程和网格划分密度等因素对水下爆炸远场模拟的影响,讨论了任一子弹水下爆炸冲击波对不同距离上的其他子弹产生殉爆或壳体变形的影响程度,在此基础上,得到了子弹散布所需的最小分布距离条件。其次,对子弹抛撒后空中受力情况进行了分析,提出了一种假定风速恒定,改变子弹迎风面积代替风因素干扰影响的方法,建立了子弹抛撒后的弹道模型,利用MATLAB编制程序,对弹道模型进行了求解,得到了子弹的落点散布情况,与试验结果比较吻合。通过改变抛撒参数,对比分析了各抛撒因素对子弹落点散布的影响,得到了一些对本课题相关研究及工程实践有指导价值的结论。最后,总结了研究结果,并给出了下一步研究工作打算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图表目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究情况以及发展趋势
• 1.2.1 子母弹的发展现状
• 1.2.2 子母弹抛撒技术的研究现状
• 1.2.3 水下爆炸的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 小药量装药水下爆炸的理论研究
• 2.1 水下爆炸的基本理论
• 2.2 水下爆炸理论模型
• 2.3 小药量炸药水下爆炸压力分析
• 2.4 小结
• 3 小药量装药水下爆炸的数值模拟研究
• 3.1 水下爆炸数值模拟软件及算法简介
• 3.2 水下爆炸的相关状态方程
• 3.2.1 水的状态方程
• 3.2.2 炸药JWL状态方程
• 3.3 小药量炸药水下爆炸的远场模拟
• 3.3.1 状态方程对计算结果的影响
• 3.3.2 网格对结果的影响
• 3.3.3 不同炸药类型的对比分析
• 3.4 水下爆炸引起相邻子弹的殉爆研究
• 3.5 水下爆炸对相邻子弹壳体变形影响研究
• 3.5.1 模拟方法与模型
• 3.5.2 塑料壳体仿真分析
• 3.5.3 壳体为铝时仿真分析
• 3.6 小结
• 4 子弹抛撒外弹道模型研究
• 4.1 引言
• 4.2 子弹结构和分布
• 4.3 坐标系的建立及坐标变换
• 4.3.1 坐标系的建立
• 4.3.2 坐标系的转换
• 4.4 子弹受力与力矩分析
• 4.4.1 抛撒弹道条件假设
• 4.4.2 子弹受力分析
• 4.4.3 子弹所受力矩
• 4.5 子弹飞行动力学模型
• 4.5.1 质心运动微分方程
• 4.5.2 绕心运动微分方程
• 4.6 迎风阻力面积处理
• 4.6.1 蒙特卡罗法
• 4.6.2 子弹迎风阻力面积的随机模型
• 5 子弹动力学仿真分析
• 5.1 子弹初始状态
• 5.1.1 子弹在母弹弹体内分布位置角
• 5.1.2 子弹初始速度
• 5.1.3 子弹初始条件
• 5.2 子弹抛撒仿真流程
• 5.3 龙格库塔（Runge-Kutta）法
• 5.4 子弹抛撒仿真
• 5.4.1 子弹运动规律及落点分布
• 5.4.2 子弹落点分布的影响因素分析
• 5.4.3 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献