几何不对称对弹塑性射弹入水运动影响数值仿真研究

冯沐桦，郭荣君，李天雄，孙宇新

(南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，南京 210094)

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随着对海上作战的重视程度越来越高，在海战中扮演重要角色的高速射弹的地位也日益提高。高速射弹跨介质入水过程形成入水空泡[1]，兼有高载荷、非定常以及强瞬时等特性，对武器的弹道特性和结构特性有着很大影响[2]。在射弹入水相关实验方面，Chen等[3]通过实验研究了高速入水弹丸的弹道稳定性，分别确定并量化了弹头形状，入水速度和入水角度对细长弹丸弹道稳定性的影响。结果表明，扁平弹丸产生的峰值压力最大，并且具有理想的弹道稳定性。相比之下，头部形状系数最大的卵形弹丸显示出明显的轨迹不稳定和姿态偏斜。陈先富等[4]在室内靶场对球形和锥头圆柱体两种弹型进行了水平入水实验研究，讨论了不同入水参数对不同弹型弹体入水空泡形态的影响，发现由于入水速度过快(720～1 370 m/s)，而弹体结构强度不足以支持这么高速度的入水冲击，导致弹体破碎，空泡不够稳定，不能得到明显的空泡形态发展规律。施红辉等[5-8]进行了大量不同弹型、不同头型、不同速度的入水实验研究，分析了不同条件下对射弹入水后自由液面的稳定性、空泡形态的影响。根据对实验数据的分析和总结，获得了不同头型的运动体入水规律，并根据该规律提出一种新型有助于射弹入水减阻的方法。

射弹入水转向相关问题涉及多项影响因素，文中主要研究了几何不对称对弹塑性射弹入水运动的影响，利用弹头切削角进行区分，通过分析弹体压力，入水轨迹，射弹俯仰角和速度因素，分析射弹入水转向的受力机理，揭示切削角度对射弹入水运动的影响规律。……