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现役小口径炮弹引信大着角碰靶发火机构响应特性研究

娄文忠,何博,秦进,杨庭琪,冯恒振,吕斯宁,苏文亭,张明荣

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娄文忠, 何博, 秦进, 杨庭琪, 冯恒振, 吕斯宁, 苏文亭, 张明荣. 现役小口径炮弹引信大着角碰靶发火机构响应特性研究[J]. bob手机在线登陆学报自然版, 2023, 43(2): 118-125. doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.047
引用本文: 娄文忠, 何博, 秦进, 杨庭琪, 冯恒振, 吕斯宁, 苏文亭, 张明荣. 现役小口径炮弹引信大着角碰靶发火机构响应特性研究[J]. bob手机在线登陆学报自然版, 2023, 43(2): 118-125.doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.047
LOU Wenzhong, HE Bo, QIN Jin, YANG Tingqi, FENG Hengzhen, LÜ Sining, SU Wenting, ZHANG Mingrong. Study on Response Characteristics of Firing Mechanism of Active Small Caliber Projectile Fuze Hitting Target at Large Incident Angle[J]. Transactions of Beijing institute of Technology, 2023, 43(2): 118-125. doi: 10.15918/j.tbit1001-0645.2022.047
Citation: LOU Wenzhong, HE Bo, QIN Jin, YANG Tingqi, FENG Hengzhen, LÜ Sining, SU Wenting, ZHANG Mingrong. Study on Response Characteristics of Firing Mechanism of Active Small Caliber Projectile Fuze Hitting Target at Large Incident Angle[J].Transactions of Beijing institute of Technology, 2023, 43(2): 118-125.doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.047

现役小口径炮弹引信大着角碰靶发火机构响应特性研究

doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.047
基金项目:国家部委基础科研计划项目(JCKY2019602B004);中国博士后科学基金资助项目(2021M700419)
详细信息
    作者简介:

    娄文忠(1969-),男,教授,博士生导师. E-mail:louwz@bit.edu.cn

  • 中图分类号:TJ430

Study on Response Characteristics of Firing Mechanism of Active Small Caliber Projectile Fuze Hitting Target at Large Incident Angle

  • 摘要:针对现役小口径炮弹引信大着角碰靶发火率偏低、未爆弹存在隐患的可靠性与安全性问题,开展现役小口径炮弹引信大着角碰靶发火机构响应特性研究. 建立了大着角碰靶发火机构的动力学模型,得到了发火机构作用的简易判据,基于有限元数值模拟方法,模拟了不同着速、着角、滚转角度及靶板厚度多工况下大着角碰靶发火机构的动态响应过程,数值模型有效性通过实弹试验对比验证. 分析结果表明,着发球珠随机滚转角度为大着角碰靶时影响发火机构功能可靠的重要因素之一;随滚转角度增大,发火击针感受到轴向合力的幅值越小、时间越滞后,不利于大着角碰靶发火机构可靠作用;同时研究发现随着角、靶板厚度的增加,出现了导套“卡住”发火击针的故障模式.

  • 图 1小口径炮弹引信发火机构

    Figure 1.Firing mechanism of small caliber projectile fuze

    图 2大着角碰靶发火机构受力模型

    Figure 2.Force model of firing mechanism with large incident angle

    图 3小口径炮弹引信发火机构精细化模型

    Figure 3.Fine model of firing mechanism of small caliber projectile fuze

    图 4实弹试验与数值模拟弹孔形貌

    Figure 4.Target morphology of shooting test and numerical simulation

    图 5数值模型变化参数

    Figure 5.Variation parameters of numerical model

    图 6不同工况下引信碰击2 mm靶板发火击针所受轴向合力

    Figure 6.Axial force on firing pin of fuze hitting 2 mm target under different working conditions

    图 7碰击不同厚度靶板发火击针所受轴向合力

    Figure 7.Axial force on firing pin when hitting target plate with different thickness

    图 8导套卡住发火击针

    Figure 8.The guide sleeve is stuck with the firing pin

    图 9发火击针的弹轴方向冲击过载与卡点的等效应变

    Figure 9.Impact overload of firing pin and equivalent strain of clamping point

    表 1仿真模型组成以及材料关键参数

    Table 1.Composition of simulation model and key material parameters

    模型组成 材料 本构模型 关键参数
    弹性模量/GPa 密度/(kg·m−3) 泊松比
    引信体 圆钢 Simplified-JC 206.84 7833.4 0.29
    引信帽 钢带 Simplified-JC 206.84 7833.4 0.29
    着发球珠 RIGID 344.74 19293.0 0.28
    发火击针 铝合金7A06 Simplified-JC 71.705 2795.7 0.33
    导套 圆钢 Simplified-JC 206.84 7833.4 0.29
    导柱 不锈钢 Simplified-JC 206.84 7833.4 0.29
    靶板 铝合金2A12 JC 文献[12]
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    表 2计算工况

    Table 2.Numerical calculation conditions

    编号 Ψ/(°) θ/(°) h/mm
    1 75 0 2
    2 75 20 2
    3 75 40 2
    4 75 60 2
    5 80 0 2
    6 80 20 2
    7 80 40 2
    8 80 60 2
    9 85 0 2
    10 85 20 2
    11 85 40 2
    12 85 60 2
    13 75 0 1
    14 75 0 3
    注:每种工况均包含3种着靶速度,分别为920 、730 、555 m/s
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    表 3故障发生工况统计

    Table 3.Fault conditions statistics

    故障工况编号 Ψ/(°) v/(m·s−1) θ/(°) h/mm
    1 85 555 0 2
    2 85 730 0 2
    3 85 730 20 2
    4 85 920 0 2
    5 85 920 20 2
    6 85 920 40 2
    7 85 920 60 2
    8 75 555 0 3
    9 75 730 0 3
    10 75 920 0 3
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    表 4发火机构作用统计

    Table 4.Action of firing mechanism statistics

    编号 555 m/s 730 m/s 920 m/s
    是否
    作用
    作用时间
    /μs
    是否
    作用
    作用时间
    /μs
    是否
    作用
    作用时间
    /μs
    1 24 22 21
    2 33 27 ×
    3 35 × ×
    4 36 × ×
    5 25 20 17
    6 33 25 20
    7 36 30 27
    8 36 31 31
    9 19 16 14
    10 22 18 16
    11 28 26 25
    12 32 29 27
    13 34 26 22
    14 25 22 20
    注:√为作用;×为未作用;−为不存在作用时间
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  • 收稿日期:2022-03-03
  • 录用日期:2022-06-06

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