[发明专利]一种定量表征长杆侵彻过程速度衰减程度的方法

说明书

本发明提出一种定量表征长杆侵彻过程速度衰减程度的方法，该方法以Alekseevskii‑Tate模型近似解为基础，通过定义无量纲速度衰减系数，化简减速程度指标，并建立工况参数与之的直观联系，给出了判定长杆高速侵彻不同状态的依据，从而实现对长杆侵彻过程速度衰减程度的定量表征，可用于长杆弹侵彻问题分析和相关实验工况设计。本发明为科研人员和工程设计人员提供一种评估长杆弹侵彻过程速度衰减程度和设计实验工况的方法，可于实验前预知长杆高速侵彻不同状态，同时通过改变相关参量设计出需要的工况。

技术领域

本发明属于武器设计和防护技术领域，具体涉及一种定量表征长杆侵彻过程速度衰减程度的方法。

背景技术

动能武器的核心是由钨合金和贫铀合金等高密度金属制成的长杆弹芯。长杆弹长径比大、密度高、飞行速度快(数倍于兵器速度)，单位截面积上具有很高的动能，因而具有很强的侵彻与贯穿能力。自上世纪六十年代起，高密度金属制成的长杆弹就取代了比其短得多的钢弹成为了坦克弹药。

长杆高速侵彻与刚性弹侵彻最大的区别在于，当弹体高速作用于靶体上时，作用面上压力远高于材料强度，弹靶发生严重质量侵蚀，其变形模式为半流体，即在弹靶界面处接近流体而在远处仍可视作刚体。长杆侵彻是准定常过程，侵彻速度与弹尾速度在侵彻过程中存在衰减。然而，目前尚无定量表征长杆侵彻过程速度衰减程度的方法，因而实验前无法预知速度衰减程度，故无法对应开展实验工况设计。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种定量表征长杆侵彻过程速度衰减程度的方法，以解决如何对长杆侵彻过程速度衰减程度进行定量表征的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种定量表征长杆侵彻过程速度衰减程度的方法，该方法包括如下步骤：

S1、根据Alekseevskii-Tate模型，求解近似解1，获得弹尾速度解析表达式：

式中，V₀和v分别为弹尾初始速度和瞬时速度；为与弹靶密度比相关的无量纲参数，为弹靶密度比，ρ_p和ρ_t分别为弹材和靶材密度；为Johnson破坏数，Y_p为弹体强度；为特征时间，L为弹体初始长度；t为侵彻时刻；K为无量纲线性系数，其表达式为：

式中，V_c*＝V_c/V₀为弹尾相对临界速度，V_c为弹尾临界速度；

S2、将步骤S1得到的弹尾速度解析表达式，重新表达为下式：

式中，为侵彻过程时长；α为定义的无量纲衰减系数，作为减速程度指标，无量纲衰减系数α的表达式为：

当α＝0时，瞬时弹尾速度和瞬时侵彻速度在侵彻过程中不发生变化，此即定常侵彻；当α＞0时，侵彻过程偏离定常侵彻，此即非定常侵彻；

S3、对无量纲衰减系数α进行化简，建立工况参数与无量纲衰减系数α之间的直观联系

采用代替K，得到α的近似表达式：

S4、根据无量纲衰减系数α设计后续试验工况

在后续实验中，通过改变V₀、ρ_p、ρ_t、Y_p和R_t参数，设计出不同减速程度的工况。

(三)有益效果