预制破片对地面人员目标的杀伤威力分析计算

破片的比动能随着 飞 行 距 离 的 变 化 规 律 $ 见图!
# 卷第 U 期 ! 第!
预制破片对地面人员目标的杀伤威力分析计算 ! 金 ! 丽等
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破片的飞行距离采用的是炸 点距人 员目标 站 素% 立地点的地 面 之 间 的 距 离 " 实 际 的 变 化 曲 线 应 与卧姿情况下的变化曲线相符合 & $ ! 地面人 员 两 种 姿 态 下 % 使得杀伤面积达 U 到最大值的落角均为 Y & " c $ ! 单个球形破片的比动能 随着飞 行距离 的 S 增大而减小 " 从以上不 同 情 况 下 % 杀 伤 面 积 的 变 化 规 律% 可以得到使弹 丸 杀 伤 面 积 达 到 最 大 值 的 最 优 炸 高以及落角 % 从 而 反 向 设 计 弹 丸 的 装 药 量’ 单个 预制破片的质 量 ’ 形 状 等 参 数% 为弹丸的优化设 计提供理论 上 的 依 据 " 可 以 结 合 静 爆 实 验 的 数 加以修正和改进 % 得到更加完 善的模 型 % 得出 据% 更符合实际的模拟数据 "
# 卷第 U 期 !第!
弹 箭 与 制 导 学 报
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预制破片对地面人员目标的杀伤威力分析计算 "
金!丽! 赵捍东 ! 曹红松 ! 朱基智
! 中北大学机电工程学院弹箭模拟仿真研究中心 " 太原 !" # V " " S $ ! 摘要 " 文中建立了预制破片对地面人员目标的杀伤 面 积 模 型 " 初 步 计 算 出 某 榴 弹 在 不 同 炸 高$ 落 角 情 况 下" 对地面立姿 $ 卧姿人员的杀伤面积 " 并且分析出单个破片的比动能随飞行距离的变化规律 " 寻找使得弹丸杀 伤 面积达到最大的最优炸高以及落角 " 为弹丸的优化设计提供理论上的依据 % ! 关键词 " 预制破片 & 人员目标 & 杀伤面积 & 炸高 & 落角 & 比动能 ! 中图分类号 "$ 文献标识码 "’ % & ’ H ( D!! !
DO ’! 破片总数以及单个破片的质量
’! 引言
据统计资料表明 " 破片对人员目 标 的 杀伤 占 有重要的地位 % 随着科学技术的发 展 " 人们 对 破 片的杀伤 机 理 有 了 更 深 刻 的 认 识 " 产生了以预 制$ 半预制破片代替自然破片的观 点
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仅考虑预制破片 的杀 伤作用 % 破片 的 文中 " 总数及单个破片的质量为定值 % DO D! 破片空间分布规律 由于弹丸 的 轴 对 称 性 " 在 静 爆 时" 破片的空 间分布在过弹 轴 的 截 面 内 " 服 从 正 态 分 布 规 律% 文献 ) * 中" 用破片飞散密度分布函数5! 来表 ! )# 征破片的空间分布 ’ $ ! ! $# ) + , D ! (! +* E ) () ! * + *
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wenku.baidu.com
! 6 ’" X S !$" X ! % 7 * * 其中 ( 7 * 为炸药的爆速 # !+ V+ !! 破片在飞行过程中的存速 破片获得 初 速 并 脱 离 爆 轰 产 物 气 体 的 作 用 后( 在空气中飞 行 时 ( 受到自身重力和空气阻力 两种力的作 用 # 重力使破片的飞行弹道发生弯
图 $! 弹丸速度对破 片运动的影响
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由此( 地面上全部人员目标中被杀伤的预期数为’
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其中 ( 表 示地 面 + " 为常数 ( 人员目标的分布密度 #
也使破片飞散方向由 原 来的) 变为) 破片的空间分布随之改变 # =( = , 和 如图 $ 所示 # = 可由平行四边形定理求出 ( ) ! ! ! = ’6 G < $! < , $, ) ’ , G 4 9 & ) . 5 9 =’ ) & 6 G < ( , ) $在近似的情况下 ( 仍然可以认为 动 态 下的 破 片飞散密度服从正态分布 ( 但飞散角 的 数 学期 望
! 宽 "+ 暴露面积为 "+ 的 人员目 标 $+ S N) S N( R S N
- ’, D E( ,
$ 38 %
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其中 ( 它主要取决于破片 3 为 破 片 的 符 合 系 数( 的形状 ( 对破片存速影响很大 ( 8, 为破片质量 ( 4 为破片飞行距离 # D+ &! 杀伤准则 由于 R 具有某些明显不合 % 2杀伤动能准则 (
!" 有 效 破 片 的 质 量 偏 大! ( 计算出的杀 实情之处 ( $" 伤面积 ( 往往偏小 ( 已被多数国家废弃 ! # 文中 采
+( + 为破片 平 均 迎风 面 用比动能* & 其中 ( 8, -! ) ) 9$
它与破片的质量和形状有关 %准则 ’ 积( $ * 9 , ,* ’ , : ; ’ & " * 9 , -* ( 其中 ( 在命 中 目 , : ; 为破片杀伤目标的条件概 率 $ 标的前提下 % ( 对于人员目标 常 * 9 为杀伤比动能 (
! " " #Q" VQV " " 收稿日期 # 作者简介 # 金丽 ! " 女" 河南省淅川县人 " 硕士研究生 " 研究方向 ’ 智能弹药 % $ Y % VQ #
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弹 箭 与 制 导 学 报
! " " #年!
; K B 9 , ! 6 和炸药与金属质量比$ 之间关 > 比能 *
U" 系的一种最简单的方法 ! # & $ !
" 从而" 来
避免在弹丸爆 炸 过 程 中 出 现 的 破 片 质 量 过 小 或 过大等现象 " 提高破片对人员目标的杀伤效率 %
D! 数学模型
弹丸在布 有 人 员 目 标 的 地 面 上 一 定 高 度 处 爆炸时 " 产生 的 大 量 破 片 向 四 周 飞 散 " 形成一个 破片作用场 % 其 中 部 分 破 片 打 击 地 面 上 的 人 员 目标并使其 死 亡 % 若 已 知 人 员 目 标 的 分 布 密 度 为常数 " 求得 弹 丸 的 杀 伤 面 积 " 即可得到人员目
" 3 9 : ? 7 ?9 3 0@ 9 : 8 / : 9 . 7 2 32 3. + ,I , . + 9 : 7 . ;J 6 , 5 9 0 ,! 6 9 5 , 3 . ? 1 12 K . 2 . + ,J , 6 ? 2 3 3 , :$ 9 6 , . ?2 3. + ,L 6 2 / 3 0 K
!* 标被杀伤数目的预期值 ) %
5! )#’
$ 以 及均方 差+ 的值 " 飞散方位角 ) 的数学期望)
采用文献 ) *介绍的经验求法 % V D+ E! 破片速度规律 !+ V+ $! 破片初速 从动能角度出发 " 建立关于 破片初 速的 理论 表达 式 % ; K B 9 , >能量法是推导破片初速,$
$ ! 6 , ’ * $$" X S $ 比能 ’ ; K B 9 , >
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G 4 9 ) $ ’ = ’5 B . 5 9 ) $ & 6 G $ < , ) & $ % & = = = V X V + ’ ) $ $) ! ( 其 中( 和 " 中列出 # 则在动 = = ! ! 的求法在文献 ! )$ ) 态条件下的破片飞散密度分布函数为 ’
# !! !" 取$ & # X ! R,$ X U R.$ " 2 N
模型 ( & 为地面与破片飞散方向的夹角 # !+ #+ V! 杀伤面积与人员目标被杀伤的预期数 已知地面 上 某 坐 标 为 $ ?( @%处 人 员 目 标 被 杀伤的概率 ( 则全弹丸的杀伤面积 ’
$b (b $b (b
D+ F! 弹丸速度对破片作用场的影响 由于弹丸爆炸时 本 身具有一定的运动速 度 这个速度将附加在 <( 每 一 个 破 片 上( 不仅使 每块破片的速度值由 原 来的 而且 = , 变 为,(
E! 实例计算
对采用预制球 形破 片 的某小口径榴弹进 行了 分 图 地面 !! 不同落角 ( 析计算 # 分别分析了在不 人员为卧姿情 同炸高 ) 落角情况下 ( 其对 地面不同姿态人员 目标 的 杀伤面 积 ( 以及单个球形
况下杀伤面积
) 随炸高: 的
变化曲线
$ 变为) $ 均方差+ 变为+ =( =# )
" " " 2 0 aA 4 [ P’) P 5 9 7 8 6 9 1 ’) P 6 9 7 G 6 9 [ P<2 4 7 Z I 4 : : : ! " ] , G , 5 B I1 , 9 . , B6 CW B 6 , . 4 F , G5 9 8] 6 T , . G5 9 5 F 6 4 N K F 5 . 4 6 9 1 6 F F , ,6 C/ , I 5 . B 6 9 4 + :G : " " # ( 9 4 9 , , B 4 9 a 6 B . I< 9 4 L , B G 4 . C1 I 4 9 5 H 5 4 K 5 9" V " " S $" 1 I 4 9 5 : : >6 > ’ " " A ? . 6 9 8 . H I 4 GE 5 , B, G . 5 * F 4 G I , G . I , F , . I 5 F 5 B , 5N 6 8 , F 6 C . I ,E B , N 5 8 , C B 5 N , 9 . G . 6. I ,E , B G 6 9 9 , F . 5 B , . G6 9. I ,: B 6 K 9 8 E : : B , F 4 N 4 9 5 B 5 F K F 5 . , G . I , F , . I 5 F 5 B , 56 C, B . 5 4 9E B 6 , . 4 F ,. 6. I ,E , B G 6 9 9 , F . 5 B , . GG . 5 9 8 4 9 9 8F 4 9 9. I ,: B 6 K 9 85 . E >+ : :5 > :6 " ( 8 4 C C , B , 9 .* F 5 G . 4 9 , 4 I . G5 9 8 4 N 5 . 5 9 F , G 5 9 85 9 5 F G , G . I ,G , 4 C 4 -T 4 9 , . 4 -, 9 , B GI 5 9 4 9 , K F 5 B 4 . C . I ,G 4 9 F , :I : E : > E : > : :B : >6 : " C B 5 N , 9 . C 6 F F 6 M 4 9 I , C F 4 9 4 G . 5 9 , C 4 9 8 G. I ,6 . 4 N K N* F 5 G . 4 9 , 4 I .5 9 84 N 5 .5 9 F ,M I 4 IN 5 8 ,. I ,F , . I 5 F5 B , 5 : :. > :8 E :I : E : " F 5 B , G . 4 . 5 9E B 6 L 4 8 , . I , 6 B , . 4 -: 4 G . C 6 B6 . 4 N K N8 , G 4 96 C . I ,E B 6 , . 4 F , O : E : + ’ & & & & & B , 2 6 0 ? B , N 5 8 , C B 5 N , 9 . G , B G 6 9 9 , F . 5 B , . G F , . I 5 F 5 B , 5 * F 5 G . 4 9 , 4 I . 4 N 5 . 5 9 F , G , 4 C 4 -T 4 9 , . 4 -, 9 , B E : E : :I : E : E : > 1C
U" 曲( 空气阻力造成破片速度的衰减 ! #
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D+ M! 杀伤面积计算 !+ #+ $! 杀伤破片的球面分布密度 飞 散角 为 ) 上的 杀 距离弹丸爆炸中心为 4( 伤破片平均球面密度& ’ 4( 9$ )% .9 > & 4( 57 $ 9$ )%’ ! )% 4! G 4 9 * ) .9 为 杀 伤 破 片 预 期 值 ( 其中 ( 对于预制破片来 > 即为此时刻比动能大于* 说( 9 的破片数 # !+ #+ !! 地面上某坐标为 $ ?( @%处人员目标被破 片杀伤的概率 ! !$ ?( D ?( ) (& E @%’ $(, @% 9$ A" 其中 ( ) A 为人员目标不同姿态下在破片飞散方向 上的投影面积 ’ 对于卧姿人员 ’ ) G 4 9 & A ’) 2 对于立姿人员 ’ ) 6 G & A ’) 2 式中 ( 计算中 ( 采用高 ) 2 为人员目标的暴露面积 (