薄靶

當彈體撞擊薄靶板時,一方面會產生靶板隆起和盤形凹陷的整體變形,同時還會產生衝塞、韌性擴孔、花瓣型失效等各種各樣的擊穿破壞。另一方面,彈體也受到靶板的作用,發生偏轉運動,闡述變形,甚至出現破壞等情況。文中運用25mm口徑火炮,開展了截錐形彈體撞擊薄靶板的正穿甲和45°斜穿甲實驗,研究在不同撞擊條件下,穿甲過程中彈靶系統的變形破壞及彈體的運動偏轉等現象,為進一步開展穿甲戰鬥部彈體結構設計一提供實驗數據和參考。

實驗系統如圖1所示,包含滑膛火炮、測速線圈靶、高速攝影系統、可旋轉式靶架和軟回收箱等。實驗時,彈丸通過火炮發射,撞擊安裝於傾角可調的活動靶架上的靶板,採用間隔靶網系統測試彈體撞擊前的速度,通過高速攝影監測彈體飛行姿態和穿甲過程。

所使用的室內火炮裝置為爭

25mm滑膛炮,炮口彈速在100m/s~1200m/s範圍可調,彈速的調整根據裝藥量控制;相機為ZDF-180型轉鏡式高速攝影機,可拍攝到最高180萬幅每秒清晰的分幅照片。採用鋸末作為緩衝材料進行軟回收。

彈體為截錐形頭部,後半部分為圓柱形,在截頂與錐面、錐面與柱面的交接處採用倒角光滑過渡,材料為TC4欽合金,如圖2所示。靶體選用500mm×550mm×3mm的45鋼板。

開展了400~720m/s速度範圍下四發正撞擊穿甲實驗。在此速度範圍內,靶板表現出相似的變形失效特徵,表現為典型的花瓣型破壞,孔徑約29mm,明顯變形區在直徑55mm之內,花瓣高度在16~20mm之間,花瓣尖端變薄,在5~6 mm後即與原靶厚相當,花瓣間的裂縫與板面成45°斜角,如圖3所示。彈體變形集中在頂部,在截頂與錐面的交界部位上,出現較為明顯的大變形現象,但直到初速720m/s的初速撞擊速度下,彈體也沒有破壞;在彈體錐段有輕微的擦痕,而其它部分沒有明顯的變形(如圖4所示)。

開展了290~880m/s速度範圍下五發傾角為45°的斜撞擊穿甲實驗。實驗顯示,靶板在不同速度範圍表現出不同的變形破壞特徵,在較高撞擊速度下,穿甲後靶板呈現花瓣型破壞,近撞擊面的花瓣向後翻,遠撞擊面的花瓣向前翻(如圖5所示),在低速撞擊(290m/s)時,靶板的花瓣均向後翻(如圖6所示)。

Zaid和Paul對截頂錐頭彈體斜擊薄靶進行了分析,他們認為當：

式中,

為彈體半錐角,

為撞擊傾角。即高斜角撞擊情況下,靶板為花瓣型破壞,其中前方的花瓣向後,後邊的花瓣向前,如圖7所示。在文中的彈靶構形中,45°斜撞擊為高傾角撞擊。從實驗結果來看,在高速撞擊時,實驗與他們的分析是一致的;而在低速撞擊時,二者是不一致的。

圖8為290m/s和880m/s撞擊速度下彈體45°斜侵徹靶板的高速攝影照片。由圖可見,彈體在高速撞擊時其方向沒有發生明顯的改變,與Ziad等的分析中所考慮的相似;而在低速撞擊時彈體發生明顯的偏轉現象,從而導致侵徹過程中的傾角減小,導致靶板發生與高速撞擊時不同的失效模式。

彈體穿甲後的典型變形和失效特徵如圖9所示。彈體在490m/s及以下的初始撞擊速度下只發生輕微的變形,變形主要集中在彈體截頂與錐面的交界部拉,但沒有正撞擊時的對稱性,彈體在880m/s初速撞擊速度下發生了較大的破壞,發生部位在彈體的頭部,而其它部位沒有明顯的變形。

針對截錐形彈體撞擊薄靶板的正穿甲和45°斜穿甲過程,運用25mm口徑滑膛火炮開展了實驗工作,研究了穿甲過程中彈靶系統的變形破壞及彈體的運動偏轉等現象。

靶板在彈體正撞擊時,在各種速度下均為向後的花瓣型破壞;而在45°斜撞擊時,不同撞擊速度下靶板表現為不同的變形失效模式。同時,彈體斜侵徹靶板時不同速度下穿靶後彈體的姿態變化有較大差異。在較低速度下彈體在侵徹後與靶板法線的夾角減小,而在高速時其夾角沒有明顯的度化。彈體的變形與破壞集中在截頂部位附近。 ^[1]