小型PELE尾翼設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究

陳偉，陳秋紅,殷春武，陳瑤，張?chǎng)?/p>

(1. 中國(guó)人民解放軍73853部隊(duì)，江蘇 南京 211811； 2. 南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094； 3. 南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng) 江蘇 南京 211113 ； 4. 南京軍區(qū)聯(lián)勤部信息中心，江蘇 南京 210016；5. 中國(guó)人民解放軍73841部隊(duì)，江蘇 南京 210003)

小型PELE尾翼設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究

陳偉1,2，陳秋紅3,殷春武1，陳瑤4，張?chǎng)?

(1. 中國(guó)人民解放軍73853部隊(duì)，江蘇 南京 211811； 2. 南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094； 3. 南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng) 江蘇 南京 211113 ； 4. 南京軍區(qū)聯(lián)勤部信息中心，江蘇 南京 210016；5. 中國(guó)人民解放軍73841部隊(duì)，江蘇 南京 210003)

摘要：圍繞小型PELE研究過(guò)程中出現(xiàn)彈丸飛行不穩(wěn)定的問(wèn)題，針對(duì)PELE彈丸的特點(diǎn)，加裝與之相適應(yīng)的尾翼使之達(dá)到穩(wěn)定飛行的目的。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)高速攝影捕捉到的影像進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)該尾翼能夠滿(mǎn)足發(fā)射強(qiáng)度、飛行穩(wěn)定以及在撞擊目標(biāo)后能夠有效脫落。

關(guān)鍵詞：橫向效應(yīng)增強(qiáng)型侵徹體；飛行穩(wěn)定性；試驗(yàn)研究；尾翼；高速攝影

Experiment Research on Small PELE Tail Design

CHEN Wei1,2, CHEN Qiuhong3,YIN Chunwu1, CHEN Yao4, ZHANG Xin5

(1. Unit 73853 of PLA, Nanjing 211811，China; 2. Nanjing University of Science and Technlogy, Nanjing 210094，China;

3. Nanjing Lukou International Airport, Nanjing 211113，China; 4. Nanjing Military Logistics Department Information

Center, Nanjing 210016, China; 5. Unit 73841 of PLA, Nanjing 210003，China)

Abstract:Around the instability problem of projectile flying in the study of small PELE and according to the characteristics of PELE projectiles, installing the suitable tail to aims at steady flight. Through the test and analysis of captured images in high-speed photography, it is found that the tail can meet the requirements of the emission intensity and stable flight and after striking the target it can effectively sheds.

Keywords:PELE; flight stability; experimental study; tail; high-speed photography

0引言

橫向效應(yīng)增強(qiáng)型侵徹體(PELE)是一種不需要裝填炸藥，不裝備引信，依靠物理作用攻擊目標(biāo)的多功能新概念彈藥，主要用于反輕型裝甲和城市巷戰(zhàn)等領(lǐng)域。該彈主要由大密度金屬外殼和低密度惰性材料為裝填物構(gòu)成。在撞擊目標(biāo)時(shí)，殼體侵徹目標(biāo)而內(nèi)核裝填物被壓縮徑向膨脹，導(dǎo)致殼體內(nèi)壁壓力劇增，彈丸穿透目標(biāo)后，能量瞬間釋放導(dǎo)致殼體破裂成具有毀傷效應(yīng)的大量破片彈丸，從而有效對(duì)付靶后目標(biāo)[1-2]。目前公開(kāi)的資料上對(duì)PELE毀傷效應(yīng)研究較多，黃德雨、王堅(jiān)茹等[3]，對(duì)不同材質(zhì)外殼的PELE進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究。結(jié)果表明陶瓷PELE在穿靶后橫向效應(yīng)形成比較理想，靶后破片能量足以殺生；壓拉張度比很大的硬脆材料均可作為PELE的外殼。梁民族、李翔宇等[4]，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)能夠增強(qiáng)破片飛散角和殺傷面積，著速能夠增大飛散角，但有效破片數(shù)有所減少。Fan shaobo和Chen zhigang等[5], 研究了不同裝填物對(duì)PELE毀傷效能的影響；Zhang hongcheng和Yin jiangping等[6]，研究了殼體刻槽對(duì)PELE毀傷效應(yīng)的影響。

較大體型PELE因質(zhì)量和外形的優(yōu)勢(shì)不存在飛行不穩(wěn)定現(xiàn)象，小型PELE容易出現(xiàn)飛行不穩(wěn)定的情況，文中針對(duì)小型PELE的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能夠滿(mǎn)足條件的尾翼。

1尾翼的設(shè)計(jì)

綜合考慮價(jià)格便宜、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和發(fā)射裝置孔徑等因素，選擇斜梯形尾翼，結(jié)合試驗(yàn)研究小型PELE彈丸尺寸，參照魏惠之[7]等設(shè)計(jì)理論確定尾翼的尺寸，采用武頻，趙潤(rùn)祥[8]，于煌斌，張靖[9]等方法進(jìn)行仿真，確保尾翼阻力能夠滿(mǎn)足要求。為進(jìn)一步加大整彈質(zhì)心與阻心之間距離，在彈丸質(zhì)量和尾翼形狀不變的要求下，主要采取兩種措施，1) 將尾翼的中間部分鉆空，減輕尾翼的質(zhì)量；2) 拉長(zhǎng)尾翼與彈體的連接部長(zhǎng)度。為不影響PELE殼體靶后破裂，將尾翼翼片置于連接部之后，確保撞擊目標(biāo)后尾翼能夠順利脫落。按照試驗(yàn)膛壓的最大值，校核孔低端距離尾翼端面之間的距離，避免在發(fā)射藥將尾翼脹裂。內(nèi)螺紋低端與翼片之間按照應(yīng)力理論保持相應(yīng)的距離，保證翼片連接強(qiáng)度。設(shè)計(jì)的尾翼如圖1所示。

圖1　尾翼圖示

2試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)場(chǎng)布置如圖2所示，集彈器將彈托和發(fā)射藥收集起來(lái)，避免對(duì)高速攝影和測(cè)速裝置的影響，緊靠集彈器布置測(cè)速靶，兩測(cè)速靶間距8m，后測(cè)速靶1m處布置靶板。高速攝影裝置對(duì)彈丸的整個(gè)飛行過(guò)程進(jìn)行拍攝。

圖2　試驗(yàn)場(chǎng)布置

因?yàn)樾⌒蚉ELE彈丸質(zhì)量很小，在飛行的過(guò)程中，尚未燃燒的發(fā)射藥顆粒在出炮口的瞬間極可能對(duì)彈丸的飛行姿態(tài)造成很大影響，同時(shí)由于小型彈丸的壁厚較薄，外形氣動(dòng)性較差，也造成飛行不穩(wěn)定。彈托脫落各部分脫落的不同時(shí)性，也會(huì)對(duì)彈丸造成的影響。在圖3(a)中能夠觀(guān)察到安裝尾翼的彈丸在飛行中比較穩(wěn)定；在圖3(b)中則顯示出彈丸在飛行中已經(jīng)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

圖3　高速攝像拍攝彈丸飛行情況

從圖4(a)中能夠看出，為安裝尾翼的彈丸呈橫置狀態(tài)撞擊在靶板上，回收的PELE彈變形嚴(yán)重但彈壁未形成破片。從圖4(b)能夠看出彈丸按照預(yù)定姿態(tài)著靶，靶板正面留下尾翼撞擊痕跡，且痕跡較淺，基本上能夠說(shuō)明尾翼脫落并未喪失彈丸太多能量?；厥盏奈惨硪砥参窗l(fā)生較大的變形。出靶板后彈丸按照設(shè)計(jì)預(yù)想破碎成較多的破件，在后效驗(yàn)證靶板上呈圓形散布。

圖4　靶板情況

在只加裝尾翼不改變其他條件下，兩次測(cè)得的彈丸速度分別為689m/s和654m/s，兩者相差5.1%。這也是完全可以接受的，說(shuō)明在加裝尾翼后并未對(duì)彈丸的初速造成太多的能量損失，在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍之內(nèi)。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高速攝影錄像回放，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)尾翼能夠確保小型PELE彈丸飛行的穩(wěn)定性。對(duì)靶板痕跡和回收的尾翼翼片分析，能夠得出在尾翼脫離的過(guò)程中喪失的能量是可以接受的。通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)得速度比較，在相同條件下采用該設(shè)計(jì)尾翼，并未造成彈丸能量的過(guò)量損失。故該設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。

參考文獻(xiàn):

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[2] Paulus G，Chanteret P Y, Wollmann E. PELE:A new penetrator concept for the generation of lateral effects[C]. 21stInternational Symposium on Ballistics. Adelaide , Australia : IBC，2004:104-110.

[3] 黃德雨，王堅(jiān)茹，陳兆榮，等. 陶瓷外殼材料對(duì)PELF作用性能的影響[J]. 爆破器材，2011，40(4): 5-8.

[4] 梁民族，李翔宇，盧芳云，等. 轉(zhuǎn)速和著速對(duì)PELE橫向效應(yīng)的影響[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2012，32(6):48-50.

[5] Fan shaobo,Chen zhigang. Influence of filling material on penetration of PELE into concrete target [J]. Opdnance material science and engineering ，2012，35(5) : 48-50.

[6] Zhang hongcheng，Yin jiangping.Numerical study on the damage efficiency of half-premade fragmented PELE[J]. Opdnance material science and engineering ，2013，36(1).

[7] 魏惠之，朱鶴松，等. 彈丸設(shè)計(jì)理論[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985.

[8] 武頻，趙潤(rùn)祥，郭錫福. 脫殼穿甲彈彈托分離二維數(shù)值模擬[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2001，21(2): 27-47.

[9] 于煌斌，張靖，王克勤. 新型有翼彈托脫殼機(jī)理研究[J]. 兵工學(xué)報(bào)，2009，30(6): 668-671.

收稿日期：2014-10-14

中圖分類(lèi)號(hào)：TJ413.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-5276(2015)04-0192-02

作者簡(jiǎn)介：陳偉(1986-)，男，安徽阜陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向：高效毀傷。

基金項(xiàng)目：西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院“教改基金”(201206)