interviewer某大口径杀爆弹杀伤威力计算及优化设计
李瑞;张明安;张龙;刘晓蕾;康狄
【摘 要】The terminal ballistic model was established according to the classical empirical for-mula that commonly ud at home and abroad.On the basis of this model,the numerical simu-lation was carried out and the simulation results agreed with experimental data,so that the cor-rectness of the model and the feasibility of the algorithm were validated.Then took the lethal area for the enemy combatant on the ground as the optimization goal,the charge structure, thickness of the shell and initiating conditions as optimization parameters,the constraint condi-tions of optimization variables determined by the design criterion of the projectile,the optimiza-tion model was established adopted genetic algorithm.The methods and results of the optimal design will provide reference for the design of whole trajectory of high explosive projectile.%根据国内外常用的经典终点弹道经验公式，建立了终点毁伤模型，并以该模型为基础进行了数值模拟计算，模拟计算结果与实际试验数据一致性较好，从而验证了该模型的正确性和算法的可行性。与此同时，以所建立的终点毁伤模型为基础，对
战斗人员的杀伤面积作为优化目标，建立了基于遗传算法的最优化模型，对装药结构、壳体厚度和起爆条件等重要参数进行优化，优化变量的约束条件根据弹丸的相应设计准则确定。优化设计的方法和结果可以为杀爆弹战斗部威力设计及后续的全弹道设计提供依据。
【期刊名称】caption是什么意思《火炮发射与控制学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】4页(P16-19)
【关键词】杀爆弹战斗部;杀伤面积;遗传算法;优化设计
【作 者】李瑞;张明安;张龙;刘晓蕾;康狄
【作者单位】西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099;西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099;西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099;西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099;西北机电工程研究所，陕西 咸阳 712099
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ012.4
Key words：high explosive projectile; lethal area; genetic algorithm;optimal design
在火炮设计过程中，由于射程、机动等性能的要求，不可能无限制地增加装药质量来提高炮弹杀伤威力。对于杀爆弹的设计，要求通过合理选择弹丸结构、壳体材料以及炸药的装药种类等来调整破片数量和质量分布，以达到最优的杀伤威力要求
[1]。
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在以往的规定中，针对地面有生目标的破片杀伤标准，国外一些国家普遍按照破片动能来划分，破片动能大于78 J为杀伤破片，低于78 J则认为不具备杀伤能力
[2];在我国的杀伤准则中，常规定质量大于1 g的破片为有效破片，质量大于4 g的破片为杀伤破片。笔者为计算杀伤面积，规定对人员目标的杀伤概率
p
hk≥0.01为有效破片，杀伤概率按照美国A-S杀伤准则来计算
[3]，地面人员取50%卧姿和50%立姿的平均面积，建立杀爆弹自然破片毁伤模型，以某大口径杀爆弹为例，通过装药质量、弹丸壳体质量、壳体厚度以及弹丸着速、落角和炸高等参数，计算得到破片的质量分布和杀伤面积，结合相关试验数据，验证模型的正确性。再以该计算为基础，运用遗传算法理论，以杀伤面积为目标函数，装药质量、弹丸壳体质量、壳体厚度以及弹丸着速、落角和炸高等参数为优化变量，根据杀爆弹的相关设计原则确定约束条件，建立最优化模型进行优化设计。
爆炸时弹体的破碎与弹体结构、装药种类、弹体材料等有直接关系，但初始裂纹的位置、数量、形状、扩展的方向和速度与弹体材料的不均匀性等随机因素有密切关系
[4]，目前还没有准确的理论计算公式来计算破片的数量，相应地,破片的杀伤面积也无法精确计算，笔者采用Gurney方法的半经验公式来建立模型进行计算。建立模型前有两点重要假设：假设炸药化学能全部转化为破片和爆轰产物的动能;气体爆轰产物膨胀过程中密度不变。clo是什么意思
计算杀伤面积的数学模型如下：
破片质量呈正态分布，由Mott模型计算：
式中：N(m
p)为质量大于m
p的破片数； M为弹丸壳体总质量；ω为弹丸装药量；2μ为算术平均破片质量；B为由炸药和壳体金属物理特性决定的常数；t为壳体厚度；d
i为弹丸装药直径。
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破片初速按
Mott公式
[1]计算：
式中,
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为由炸药特性决定的
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Gurney常数。
破片飞散密度分布为正态分布，计算飞散后球形密度：
式中:φ为弹轴与飞散方向的夹角，称飞散方位角；R为距爆心相对距离；N
φ为飞散角内破片数；S
φ为球面面积；N
0为破片总数；f(φ)为正态分布函数。
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计算针对地面战斗人员，按美国
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S杀伤准则，破片杀伤的条件概率计算公式如下：
式中：v为破片初速；a，b，n为计算不同情况下杀伤概率的常数。
计算杀伤面积：
式中：S
technorati n为目标暴露面积；a
s(x,y)为平均飞散密度。
