高速弹体侵彻冰材料过程数值模拟研究

王英霖,王 健,诸庆生

(1.南京理工大学 能源与动力工程学院， 南京 210094； 2.中国人民解放军空军指挥学院， 北京 100097)

受到地理气候因素的影响，我国广大的水域会形成冰区，一方面，冰体的存在对船舶、水利设施以及平台设备等的正常运行带来威胁[1]；另一方面，高纬度海域的海冰区域能够为潜艇提供安全的环境，提高潜艇的生存能力。美俄等国均进行过核潜艇冰下航行以及破冰上浮发射导弹[2]。因此利用军事技术，对冰体结构进行毁伤研究，无论是防治冰灾、反潜作战还是高寒极地环境下的作战都具有重要意义。

利用军事技术进行冰体结构的毁伤研究，主要集中于爆破破冰研究。其中王莹等[3]建立了药量、爆距、冰厚与破冰半径的灰色关联系数及关联度，得到对破冰半径影响因素的主次关系。张忠和[4]基于试验基础，对水下爆破破冰进行数值模拟，发现水下爆破的冲击波压力对冰层的破坏起到主要作用。闫世春等[5]对不同温度下的淡水冰体标准爆破漏斗进行试验研究，对-6 ℃下冰体爆破进行数值模拟，获得冰体材料的爆破特征。王呼和等[6]对淡水冰介质中爆炸裂纹的扩展提出了爆炸冲击载荷下的理论计算方法，对比实验与数值模拟，获得了冰体的基本破坏特征与范围。

目前对于爆破破冰方面的研究较多，而关于弹体侵彻冰体的研究较少。其中史兴隆等[7]设计了高能破冰弹，并对破冰弹侵彻冰盖以及水下爆炸破冰过程进行数值模拟，研究结果为破冰弹的优化设计以及破冰排凌提供了理论支持。……