小型PELE尾翼設計的試驗研究

陳偉，陳秋紅,殷春武，陳瑤，張鑫

(1. 中國人民解放軍73853部隊，江蘇 南京 211811； 2. 南京理工大學，江蘇 南京 210094； 3. 南京祿口國際機場 江蘇 南京 211113 ； 4. 南京軍區聯勤部信息中心，江蘇 南京 210016；5. 中國人民解放軍73841部隊，江蘇 南京 210003)

小型PELE尾翼設計的試驗研究

陳偉1,2，陳秋紅3,殷春武1，陳瑤4，張鑫5

(1. 中國人民解放軍73853部隊，江蘇 南京 211811； 2. 南京理工大學，江蘇 南京 210094； 3. 南京祿口國際機場 江蘇 南京 211113 ； 4. 南京軍區聯勤部信息中心，江蘇 南京 210016；5. 中國人民解放軍73841部隊，江蘇 南京 210003)

摘要：圍繞小型PELE研究過程中出現彈丸飛行不穩定的問題，針對PELE彈丸的特點，加裝與之相適應的尾翼使之達到穩定飛行的目的。通過試驗驗證，對高速攝影捕捉到的影像進行分析發現該尾翼能夠滿足發射強度、飛行穩定以及在撞擊目標后能夠有效脫落。

關鍵詞：橫向效應增強型侵徹體；飛行穩定性；試驗研究；尾翼；高速攝影

Experiment Research on Small PELE Tail Design

CHEN Wei1,2, CHEN Qiuhong3,YIN Chunwu1, CHEN Yao4, ZHANG Xin5

(1. Unit 73853 of PLA, Nanjing 211811，China; 2. Nanjing University of Science and Technlogy, Nanjing 210094，China;

3. Nanjing Lukou International Airport, Nanjing 211113，China; 4. Nanjing Military Logistics Department Information

Center, Nanjing 210016, China; 5. Unit 73841 of PLA, Nanjing 210003，China)

Abstract:Around the instability problem of projectile flying in the study of small PELE and according to the characteristics of PELE projectiles, installing the suitable tail to aims at steady flight. Through the test and analysis of captured images in high-speed photography, it is found that the tail can meet the requirements of the emission intensity and stable flight and after striking the target it can effectively sheds.

Keywords:PELE; flight stability; experimental study; tail; high-speed photography

0引言

橫向效應增強型侵徹體(PELE)是一種不需要裝填炸藥，不裝備引信，依靠物理作用攻擊目標的多功能新概念彈藥，主要用于反輕型裝甲和城市巷戰等領域。該彈主要由大密度金屬外殼和低密度惰性材料為裝填物構成。在撞擊目標時，殼體侵徹目標而內核裝填物被壓縮徑向膨脹，導致殼體內壁壓力劇增，彈丸穿透目標后，能量瞬間釋放導致殼體破裂成具有毀傷效應的大量破片彈丸，從而有效對付靶后目標[1-2]。目前公開的資料上對PELE毀傷效應研究較多，黃德雨、王堅茹等[3]，對不同材質外殼的PELE進行了數值計算和試驗研究。結果表明陶瓷PELE在穿靶后橫向效應形成比較理想，靶后破片能量足以殺生；壓拉張度比很大的硬脆材料均可作為PELE的外殼。梁民族、李翔宇等[4]，發現旋轉能夠增強破片飛散角和殺傷面積，著速能夠增大飛散角，但有效破片數有所減少。Fan shaobo和Chen zhigang等[5], 研究了不同裝填物對PELE毀傷效能的影響；Zhang hongcheng和Yin jiangping等[6]，研究了殼體刻槽對PELE毀傷效應的影響。

較大體型PELE因質量和外形的優勢不存在飛行不穩定現象，小型PELE容易出現飛行不穩定的情況，文中針對小型PELE的特點，設計出能夠滿足條件的尾翼。

1尾翼的設計

綜合考慮價格便宜、設計簡單和發射裝置孔徑等因素，選擇斜梯形尾翼，結合試驗研究小型PELE彈丸尺寸，參照魏惠之[7]等設計理論確定尾翼的尺寸，采用武頻，趙潤祥[8]，于煌斌，張靖[9]等方法進行仿真，確保尾翼阻力能夠滿足要求。為進一步加大整彈質心與阻心之間距離，在彈丸質量和尾翼形狀不變的要求下，主要采取兩種措施，1) 將尾翼的中間部分鉆空，減輕尾翼的質量；2) 拉長尾翼與彈體的連接部長度。為不影響PELE殼體靶后破裂，將尾翼翼片置于連接部之后，確保撞擊目標后尾翼能夠順利脫落。按照試驗膛壓的最大值，校核孔低端距離尾翼端面之間的距離，避免在發射藥將尾翼脹裂。內螺紋低端與翼片之間按照應力理論保持相應的距離，保證翼片連接強度。設計的尾翼如圖1所示。

圖1　尾翼圖示

2試驗驗證

試驗場布置如圖2所示，集彈器將彈托和發射藥收集起來，避免對高速攝影和測速裝置的影響，緊靠集彈器布置測速靶，兩測速靶間距8m，后測速靶1m處布置靶板。高速攝影裝置對彈丸的整個飛行過程進行拍攝。

圖2　試驗場布置

因為小型PELE彈丸質量很小，在飛行的過程中，尚未燃燒的發射藥顆粒在出炮口的瞬間極可能對彈丸的飛行姿態造成很大影響，同時由于小型彈丸的壁厚較薄，外形氣動性較差，也造成飛行不穩定。彈托脫落各部分脫落的不同時性，也會對彈丸造成的影響。在圖3(a)中能夠觀察到安裝尾翼的彈丸在飛行中比較穩定；在圖3(b)中則顯示出彈丸在飛行中已經發生翻轉。

圖3　高速攝像拍攝彈丸飛行情況

從圖4(a)中能夠看出，為安裝尾翼的彈丸呈橫置狀態撞擊在靶板上，回收的PELE彈變形嚴重但彈壁未形成破片。從圖4(b)能夠看出彈丸按照預定姿態著靶，靶板正面留下尾翼撞擊痕跡，且痕跡較淺，基本上能夠說明尾翼脫落并未喪失彈丸太多能量。回收的尾翼翼片也未發生較大的變形。出靶板后彈丸按照設計預想破碎成較多的破件，在后效驗證靶板上呈圓形散布。

圖4　靶板情況

在只加裝尾翼不改變其他條件下，兩次測得的彈丸速度分別為689m/s和654m/s，兩者相差5.1%。這也是完全可以接受的，說明在加裝尾翼后并未對彈丸的初速造成太多的能量損失，在實驗允許的誤差范圍之內。

3結語

通過對高速攝影錄像回放，發現該設計尾翼能夠確保小型PELE彈丸飛行的穩定性。對靶板痕跡和回收的尾翼翼片分析，能夠得出在尾翼脫離的過程中喪失的能量是可以接受的。通過兩次實驗測得速度比較，在相同條件下采用該設計尾翼，并未造成彈丸能量的過量損失。故該設計能夠滿足設計的各項要求。

參考文獻:

[1] Paulus G. Impat behavior of PELE projectiles perforating thin target plates. [J]. International Journal of Impact Engineering 2006,33 (1) :566-579.

[2] Paulus G，Chanteret P Y, Wollmann E. PELE:A new penetrator concept for the generation of lateral effects[C]. 21stInternational Symposium on Ballistics. Adelaide , Australia : IBC，2004:104-110.

[3] 黃德雨，王堅茹，陳兆榮，等. 陶瓷外殼材料對PELF作用性能的影響[J]. 爆破器材，2011，40(4): 5-8.

[4] 梁民族，李翔宇，盧芳云，等. 轉速和著速對PELE橫向效應的影響[J]. 彈箭與制導學報，2012，32(6):48-50.

[5] Fan shaobo,Chen zhigang. Influence of filling material on penetration of PELE into concrete target [J]. Opdnance material science and engineering ，2012，35(5) : 48-50.

[6] Zhang hongcheng，Yin jiangping.Numerical study on the damage efficiency of half-premade fragmented PELE[J]. Opdnance material science and engineering ，2013，36(1).

[7] 魏惠之，朱鶴松，等. 彈丸設計理論[M]. 北京：國防工業出版社，1985.

[8] 武頻，趙潤祥，郭錫福. 脫殼穿甲彈彈托分離二維數值模擬[J]. 彈箭與制導學報，2001，21(2): 27-47.

[9] 于煌斌，張靖，王克勤. 新型有翼彈托脫殼機理研究[J]. 兵工學報，2009，30(6): 668-671.

收稿日期：2014-10-14

中圖分類號：TJ413.3

文獻標志碼：B

文章編號：1671-5276(2015)04-0192-02

作者簡介：陳偉(1986-)，男，安徽阜陽人，碩士研究生，研究方向：高效毀傷。

基金項目：西北工業大學明德學院“教改基金”(201206)