破片对坦克部件毁伤模拟试验研究

吴晓颖，张 志，王怀军，李 帆

(1.装甲兵工程学院 兵器工程系， 北京100072； 2.白城兵器试验中心， 吉林 白城 137001； 3.北京军代局驻长治军代室， 山西 长治 046012)

【装备理论与装备技术】

破片对坦克部件毁伤模拟试验研究

吴晓颖1，张 志1，王怀军2，李 帆3

(1.装甲兵工程学院 兵器工程系， 北京100072； 2.白城兵器试验中心， 吉林 白城 137001； 3.北京军代局驻长治军代室， 山西 长治 046012)

榴弹毁伤元素冲击波和破片对坦克部件的毁伤,单纯的理论分析和计算机仿真分析难以得到令人信服的毁伤规律，需要实弹毁伤数据验证；结合试验研究项目，针对破片对坦克部件的毁伤进行了设计和实施准备，获取并处理相关数据，得到部件的毁伤规律，为类似试验的开展提供有益借鉴，对开展装备毁伤研究具有重要意义。

破片；毁伤；试验

任何一个坦克部件的损坏都会影响到装备整体性能的发挥。传统反坦克弹药榴弹的破片能够对坦克部件造成一定的毁伤，使坦克性能降低[1-3]。研究反坦克弹药对坦克目标的毁伤效应,掌握弹药毁伤元对坦克整体及重要部件的毁伤机理与毁伤规律,是提高坦克防护性能以及反坦克弹药研制和发展的重要基础。

近年来关于坦克毁伤的相关研究较多。李向东等[4]通过理论计算方法建立毁伤模型，分析了榴弹对坦克的毁伤情况；李向荣等[5]利用射击线技术原理，通过计算机仿真研究了杀爆弹对坦克的毁伤效应；黄经伟[6]建立坦克关键部件的等效模型以及整车易损性等效模型，提出了坦克关键部件和整车的毁伤概率计算模型。虽然理论分析与仿真模拟能够得到弹药对坦克部件毁伤的效应，但是与真实的毁伤相比可靠性较差。为了准确得到坦克部件级的毁伤效应，有必要开展破片对坦克部件毁伤模拟试验研究， 寻找破片和部件毁伤之间的规律，为坦克毁伤评估提供有效数据。

1 模拟试验总体设计

为了进行破片对坦克部件毁伤试验研究，首先需要绘制坦克部件模型图纸并加工，然后选择和改装试验弹药，在此基础上设计试验方案，最后组织实施试验过程、记录实验数据、分析试验结果，完成试验[7]。设计思路如图1所示。

图1 模拟试验设计思路

鉴于榴弹破片的威力，选择坦克上装部分中对武器性能有重要影响作用的车长指挥镜和炮长瞄准镜2个部件[8]，绘制2个部件图纸并加工，形成部件模型，加工数量取决于试验方案的要求。

同样，根据坦克在战场上的应用情况，选择与真实战场情况较为接近的弹药作为试验用弹药。首先按照试验需求，改装设计弹药；然后根据试验目的和要求，设计试验方案；最后组织实施试验并对获得的试验数据进行分析。

2 试验组织实施

2.1 试验方案

在研究目标等效的基础上，根据榴弹破片对部件毁伤能力的特点，为确保毁伤模拟试验的顺利进行，设定试验方案，有关内容如表1所示。

2.2 试验品

试验品包括被试品和参试品。被试品为坦克的部分部件模型。查阅相关资料并测绘实物，绘制试验部件模型图并进行部件加工。车长指挥镜和炮长瞄准镜2个部件模型如图2，加工后的部件实物如图3所示。

参试品主要包括某型榴弹弹丸、改进的引信、传爆引线、绝缘带、起爆雷管钢尺、起爆器等。

表1 试验方案

图2 坦克部件模型

图3 坦克部件实物

试验弹药选取某型榴弹。对引信进行改装，采用爆发器直接起爆，在起爆前引信处于短路状态，当试验准备完毕后，断开引信短路线，实施起爆。试验用弹丸如图4。

图4 试验用弹丸

2.3 试验品布置

该模拟试验通过某型榴弹在相应位置静爆[9]条件下产生破片和冲击波来对坦克部件造成毁伤，获得毁伤数据。试验的测试工作主要包括破片初速测定、冲击波测定、坦克部件布置位置确定和部件固定、测试仪器布置等，其示意图如图5。

图5 试验部件布置示意图

3 试验结果分析

通过模拟试验，榴弹爆炸后产生的破片场对坦克模拟部件的毁伤效果如图6所示。

图6 部件毁伤效果图

本文选取质量10 g长方形破片对部件的毁伤数据进行研究分析，具体毁伤数据如表2至表5所示。

表2 车长指挥镜的侵彻深度

表3 车长指挥镜的侵彻孔径

表4 炮长瞄准镜的侵彻深度

表5 炮长瞄准镜的侵彻孔径

表2和表3中的数据，是质量为10 g且侵彻速度在650～1 300 m/s的长方形破片对车长指挥镜造成侵彻坑口直径在25～32 mm并且侵彻厚度在8～20 mm的毁伤数据。

通过数值统计的方法，得到了车长指挥镜毁伤与破片侵彻速度的规律如图7和图8实线所示。为了能有效地得到车长指挥镜的毁伤规律，通过Origin8.5软件，利用多元线性回归的方法将有限的毁伤数据进行高斯拟合，得到了车长指挥镜毁伤与破片侵彻速度的规律如图7和图8虚线所示，其拟合方程如下：

H=15.3·ln(v)-91.3

(1)

D=15.6·e0.000 6v

(2)

其中,H为侵彻深度(mm)；v为侵彻速度(m/s)；D为侵彻孔径(mm)。

方程(1)适用条件： 静爆条件下； 10 g长方形破片； 毁伤对象为车长指挥镜。

方程(2)适用条件：静爆条件下；10 g长方形破片；毁伤对象为车长指挥镜。

由图7可知，质量为10 g的长方形破片以650～1 300 m/s的速度侵彻车长指挥镜时，能对指挥镜造成11～19 mm深的坑洞。对于某型主战坦克的车长指挥镜,其外壳等效厚度为12 mm,根据部件毁伤模式[10],车长指挥镜壳体被击穿,内部结构同时被毁伤。

表4和表5中的数据，是质量为10 g且侵彻速度在650～1 300 m/s的长方形破片，对炮长瞄准镜造成的侵彻坑口直径在28～35 mm，并且侵彻深度在9～16 mm的毁伤数据。

同理，处理炮长瞄准镜毁伤数据后，得到了炮长瞄准镜与破片侵彻速度的物理毁伤规律和拟合曲线，如图9和图10中实线和虚线所示。拟合方程如下：

H=13.4-ln(v)-80

(3)

D=17.3·ln(v)-88

(4)

其中:H为侵彻深度(mm)；v为侵彻速度(m/s)；D为侵彻孔径(mm)。

方程(3)、方程(4)适用条件：静爆条件下；10 g长方形破片；毁伤对象为炮长瞄准镜。

图7 侵彻深度与破片侵彻速度的关系

图8 侵彻孔径与破片侵彻速度的关系

由图9可知，质量为10 g的长方形破片以650～1 300 m/s的速度侵彻炮长瞄准镜时，能对身管造成9～16 mm深的坑洞。对于某型主战坦克的炮长瞄准镜，其壳体等效厚度为10 mm，根据部件毁伤模式[10]，炮长瞄准镜壳体被击穿，内部结构同时被毁伤。

图9 侵彻深度与破片侵彻速度的关系

图10 侵彻孔径与破片侵彻速度的关系

4 结论

1) 在静爆条件下，破片的侵彻速度和部件被侵彻的深度呈现对数函数规律；

2) 根据试验结果并结合坦克破坏程度评价表[2]，发现炮长瞄准镜的毁伤对坦克的作用效果比车长指挥镜更显著，更容易受到毁伤，所以在设计和生产中需要注意提高炮长瞄准镜的防护能力；

3) 采用模拟试验对部件的毁伤研究，能够简化工作流程、缩短周期，达到预期的效果；

4) 试验的结果可以为装备部件毁伤规律的研究提供数据支持，同时试验的组织实施也能为类似试验的开展提供借鉴。

[1] 郑振忠.装甲装备战斗毁伤学概论[M].北京:兵器工业出版社,2004:49-51.

[2] 王凤英,刘天生.毁伤理论与技术[M].北京:北京理工大学出版社,2009:10-15.

[3] 王维和,李惠昌(译).终点弹道学原理[M].北京:国防工业出版社,1988:25-28.

[4] 李向东,张运法,赵国志.榴弹对坦克目标的毁伤研究[J].兵工学报,2001,22(2):276-279.

[5] 李向荣,王国辉,徐峰.杀爆弹对主战坦克毁伤评估仿真[J].装甲兵工程学院学报,2009,23(2):44-47.

[6] 黄经伟.破片式战斗部破片规律及破片对步兵战车的侵彻作用研究[D].南京:南京理工大学,2014,58-60.

[7] 吴晓颖,李帆,张万君.装备毁伤模拟试验方案的设计与优化[J].四川兵工学报,2014,35(10):5-7.

[8] 李向东,杜忠华.目标易损性[M].北京：北京理工大学出版社,2013:120-123.

[9] 李世才,姚剑红,王家浚.整体杀爆弹静爆效应实验简介[J].军事科技期刊,1998(2):40-43.

[10] 李帆.榴弹作用下坦克上装易损部件毁伤评估仿真研究[D].北京:装甲兵工程学院,2014:5-10.

ResearchonSimulationTestofTankComponentsDamagedbyFragments

WU Xiaoying1, ZHANG Zhi1, WANG Huaijun2, LI Fan3

(1.Department of Arms Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China; 2.Baicheng Ordnance Text Center of China, Baicheng 137001, China; 3. Military Representative Bureau in Changzhi of Military Representative Office of Beijing, Changzhi 046012, China)

For the component damage under the action of the damage element which included shock wave and fragments, the damage data obtained in the method of theoretical analysis and computer simulation analysis is unconvincing, and it is certain to obtain the parts damage data under the action of live ammunition for confirmation. Combined with experimental research project, we did the design and preparation of work, in which the tank parts damage was caused by fragments, to obtain and process the related data. Finally, the damage laws of parts are got. Not only the research can provide a useful reference for the similar experiments development, but also it has important sense to carry out research on equipment damage.

fragment; damage; experiment

2017-07-21；

2017-08-19

吴晓颖(1965—)，女，副教授，主要从事弹药毁伤与防护研究。

张志(1991—)，男，硕士研究生，主要从事弹药毁伤与防护研究。

10.11809/scbgxb2017.10.001

本文引用格式：吴晓颖，张志，王怀军，等.破片对坦克部件毁伤模拟试验研究[J].兵器装备工程学报，2017(10):1-4.

formatWU Xiaoying, ZHANG Zhi, WANG Huaijun, et al.Research on Simulation Test of Tank Components Damaged by Fragments[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(10):1-4.

TJ01

A

2096-2304(2017)10-0001-04

(责任编辑周江川)