1.芯体材料影响

为研究芯体材料对惰性复合结构侵彻体终点效应影响，在着速1 800 m/s条件下，开展铝、尼龙、特氟龙三种芯体材料侵彻体侵彻2024铝靶板数值模拟。不同芯体复合结构侵彻体侵彻行为如图2.14所示，t=110 μs时刻不同芯体复合结构侵彻体壳体变形及破坏状态如图2.15所示。

图2.14　不同芯体复合结构侵彻体侵彻行为

图2.14　不同芯体复合结构侵彻体侵彻行为（续）

图2.15　不同芯体复合结构侵彻体壳体变形及破坏状态

从图2.14中可以看出，芯体材料对侵彻体径向效应影响显著。无芯体时，由于弹靶碰撞作用，壳体头部仅产生一定破坏变形，而装填芯体材料时，壳体均产生了显著横向膨胀效应，且芯体材料不同时，壳体膨胀破碎效应差异显著。芯体材料为铝时，壳体头部出现明显横向膨胀破裂现象，但在尾部膨胀效应迅速减弱，部分壳体未发生膨胀碎裂。芯体材料为尼龙时，壳体膨胀破裂较为彻底，除了尾部，壳体其余部分均发生显著破碎。芯体材料为特氟龙时，壳体除产生显著径向膨胀破坏，还均匀破碎为若干条状，贯穿整个壳体。

基于以上分析，为了进一步提升壳体破碎程度及径向膨胀效应，在复合结构侵彻体内装填两种不同材料芯体，头部芯体为铝，尾部芯体为尼龙，壳体破坏状态如图2.16所示。从图2.16中可以看出，装填两种不同材料芯体条件下，壳体破碎程度和横向膨胀效应显著强于仅装填单一芯体材料。通过对比可知，当芯体为单一材料时，尼龙和特氟龙等非金属材料均能使复合结构侵彻体获得更显著径向效应。当侵彻体前部装填铝芯体、后部装填非金属材料芯体时，可使复合结构侵彻体获得比装填单一材料芯体更显著的径向效应。

图2.16　单一及组合芯体对壳体破坏状态影响

2.壳体材料影响

对于惰性复合结构侵彻体，壳体的作用主要有两个，一是凭借其良好的侵彻性能穿透装甲；二是穿透靶板后侵彻体壳体碎裂，产生一定数量具有不同质量和速度的破片，对靶后目标产生显著后效毁伤效应。

在着速1 800 m/s条件下，针对4340钢、钨合金、黄铜三种不同壳体材料复合结构侵彻体侵彻2024铝靶板行为进行数值模拟，典型计算结果如图2.17所示，不同材料壳体破坏状态如图2.18所示。

图2.17　壳体材料对复合结构侵彻体侵彻效应影响

图2.18　不同材料壳体破坏状态

分析图2.17和图2.18可知，壳体材料为4340钢和黄铜时，破坏和膨胀状态类似，在芯体膨胀挤压作用下，头部呈大开口喇叭状，断裂产生大量条状破片，高速沿侵彻体径向扩展。相比之下，壳体材料为钨合金时，由于材料强度较大，在1 800 m/s着靶条件下，芯体膨胀导致壳体破坏较少，壳体碎裂膨胀半径较小，产生若干大质量破片，且飞散速度较小。

3.内外径比影响(www.daowen.com)

为分析惰性复合结构侵彻体内外径比对其侵彻效应影响，在1 000 m/s和1 800 m/s速度条件下，开展不同内外径比复合结构侵彻体垂直侵彻靶板数值模拟。计算中，侵彻体长度124 mm、外径30 mm，芯体长度104 mm，具体侵彻体结构参数列于表2.4。侵彻体壳体材料为钨合金，芯体材料为特氟龙，靶板材料为2024铝，同时选择实心无填充钨合金侵彻体作为对比。

表2.4　复合结构侵彻体结构参数

内外径比对复合结构侵彻体响应行为影响如图2.19所示，从图2.19中可以看出，在内外径比相同条件下，随碰撞速度从1 000 m/s增加至1 800 m/s，壳体径向膨胀张开、破坏碎裂程度和破坏长度均显著增加。在碰撞速度1 800 m/s条件下，内外径比小于0.4时，由于芯体尺寸较小，膨胀效应弱，导致壳体破坏效应较弱。随内外径比增大，壳体破坏增加，当内外径比大于0.8时，弹壳破碎程度较高，弹壳呈放射状膨胀，径向效应极为明显。而在碰撞速度为1 000 m/s时，只有当内外径比大于0.7时才表现出一定的径向效应，内外径比小于该值时，侵彻体形状与实心侵彻体的类似，仅有弹体头部产生轻微径向效应。

图2.19　内外径比对复合结构侵彻体响应行为影响

图2.19　内外径比对复合结构侵彻体响应行为影响（续）

4.长径比影响

为研究长径比对复合结构侵彻体响应行为影响，固定侵彻体外径为30 mm，内外径比为0.7，着速为1 800 m/s，靶板材料为2024铝，作用方式为垂直侵彻，沿壳体设置若干观测点，具体计算模型参数列于表2.5。

表2.5　复合结构侵彻体计算模型参数

t=150 μs时刻，不同长径比复合结构侵彻体响应行为如图2.20所示。从图2.20中可以看出，相同内外径比、不同长径比复合结构侵彻体以同一着速垂直侵彻靶板时，响应状态差异显著。长径比小于3时，整个弹体均有显著径向效应，贯穿靶板后，侵彻体基本完全破坏，形成大量破片。随长径比增加至4～5时，整个侵彻体均有径向效应出现，但只有前半部分较为明显。当长径比大于6时，只有侵彻体头部有明显径向效应，侵彻体残留段较长。

图2.20　长径比对复合结构侵彻体响应行为影响

图2.20　长径比对复合结构侵彻体响应行为影响（续）

不同长径比复合结构侵彻体作用下，靶板毁伤参数列于表2.6，包括靶板侵孔半径R、t=150 μs时刻剩余侵彻体长度L、剩余侵彻体长度占总长百分比P1、产生径向效应侵彻体占总长百分比P2。从表2.6中可以看出，长径比变化对侵孔形状和直径均无显著影响。侵彻体长径比增大，P1增大，贯穿靶板后剩余侵彻体长度百分比也随之增大，而发生径向效应的侵彻体百分比随之减小。主要原因在于，其他条件相同时，复合结构侵彻体芯体越长，侵彻靶板过程中受到的挤压就越不充分，尤其是位于侵彻体后端的内部芯体材料，受到的挤压就更加有限，因此径向效应越不明显。

表2.6　不同长径比PELE侵彻靶板的参数