[發明專利]一種小脫靶量破片戰斗部對再入彈頭毀傷效應的評估方法

有效

• 申請號: 201810872871.0
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109063331B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 徐峰悅
• 申請（專利權）人: 貴州理工學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 曹玉琳

1.一種小脫靶量破片戰斗部對再入彈頭毀傷效應的評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

對再入彈頭特性進行分析并對其進行等效處理；

對小脫靶量破片戰斗部威力場進行計算分析；

所述小脫靶量破片戰斗部威力場分析包括破片數量分析、破片飛散區域分析、破片分布密度分析和預制破片初速分析；

對于小脫靶量預制破片戰斗部，破片數量可表述為：

式中，N為破片數量；M為戰斗部質量，kg；β為裝填系數；m₁為外殼和內襯質量，kg；q為破片質量，kg；

破片戰斗部爆炸后，破片飛散所形成的立體球缺面的表面積為：

式中，S為立體球缺面表面積，m²；R為飛散半徑，m；為飛散角下邊緣與戰斗部軸線夾角；Ω_v為動態飛散角；

破片分布密度為：

式中，γ為破片分布密度，塊·m^-2；

預制破片初速較自然破片要小，可根據下述方法求得：

式中，為預制破片初速，m·s^-1；D為炸藥爆速，m·s^-1；

對彈目交會進行分析，并表征小脫靶量破片戰斗部對再入彈頭的毀傷效應；

在反導戰斗部和再入彈頭的性能參數確定后，戰斗部和再入彈頭遭遇條件決定了對目標的毀傷程度，二者交會時需要考慮的因素有起爆戰斗部時兩者的相對位置、脫靶量以及交會角；

(1)、反導戰斗部與再入彈頭的相對位置分析需要涉及地面坐標系、反導戰斗部坐標系、來襲彈頭坐標系這三個坐標系及三者之間的轉換，設反導破片戰斗部起爆瞬間在地面坐標系中的位置坐標為(x_p0,y_p0,z_p0)，再入彈頭在地面坐標系中的位置為(x_t0,y_t0,z_t0)，則其相對距離d為：

相對速度矢量為

v_r＝(v_px,v_py,v_pz)-(v_tx,v_ty,v_tz)

式中，v_px、v_py、v_pz分別表示反導戰斗部在地面坐標系中x、y、z方向上的速度；v_tx、v_ty、v_tz分別表示再入彈頭在地面坐標系中x、y、z方向上的速度；

(2)、在分析過程中，忽略破片戰斗部直徑的影響，并假設反導戰斗部和再入彈頭的飛行軌跡都是直線且攻角為零，當脫靶量非零時，反導戰斗部和再入彈頭飛行軌跡只能有兩種情況：第一，反導戰斗部和再入彈頭飛行軌跡為平行直線，第二，反導戰斗部和再入彈頭飛行軌跡為兩條異面直線；此時，在空間中可以找到兩個相互平行的平面，使得飛行軌跡直線分別位于這兩個平面內，且兩個平面之間的距離為脫靶量，即反導戰斗部和再入彈頭在交會過程中的最小距離，在這種情況下，破片若要擊中再入彈頭，需要在適當的時間運動到再入彈頭所在平面；

在破片與再入彈頭的交會過程中，不能忽略再入彈頭的尺寸，需要根據彈頭固定尺寸以及交匯參數計算彈頭各關鍵點的坐標，各節點坐標值與彈頭幾何外形之間的關系可表述為：

式中，AB、AC、BC為再入彈頭對應邊長度；α₂為彈頭速度方向與y軸正方向夾角；α₁為再入彈頭簡化模型錐角；

破片戰斗部對再入彈頭的毀傷效應受脫靶量、交會角、起爆時間及其他因素影響，在破片戰斗部起爆處建立空間坐標系，垂直于平面方向為Z軸，反導破片戰斗部速度方向為Y軸，垂直于戰斗部軸線方向；為X軸，Z軸方向垂直于紙面向外且戰斗部和再入彈頭的Z坐標取值不變且恒為脫靶量，當破片在Z方向上的運動距離等于脫靶量時，如果再入彈頭全部或部分位于破片威力場內，再入彈頭毀傷，否則，彈頭不會遭遇破片，即未受到毀傷；

破片要與再入彈頭發生碰撞，其在Z方向的運動距離為L₀，即脫靶量，但它們的運動軌跡不同，在其初速相同條件下，所消耗的時間也是不同的，為便于分析和計算，假設在夾角dθ內的破片具有相同的速度，于是可以得到dθ內的破片數為：

式中，N_θ為dθ內的破片數；dθ為夾角微元，單位為弧度；N為破片總數；

當破片飛行軌跡與Z軸夾角為θ時，破片飛行距離為：

在這種情況下，破片達到再入彈頭所在平面所需時間為：

式中，為預制破片初速，m·s^-1；

隨著角度每增加dθ，破片飛行距離增加dL，二者之間存在的關系為：

2.根據權利要求1所述的一種小脫靶量破片戰斗部對再入彈頭毀傷效應的評估方法，其特征在于：

所述評估方法針對再入彈頭遭受K級毀傷的情況進行分析，考慮到再入彈頭高速向地面俯沖，在運動過程中與大質量的破片迎面遭遇，憑借彼此之間的相對速度，即可造成彈頭的嚴重毀傷，因此，在進行再入彈頭等效時，只需考慮再入彈頭外形的等效描述，不需考慮彈頭艙段的抗侵徹能力，等效模型應使得幾何外形接近實物，模擬迎彈面積。