【军工应用】串联药型罩中心圆柱高度对射流的影响研究

一、研究背景

串联药型罩（ Tandem Liner）战斗部是当前国内外的研究热点，其通过前后两级药型罩的合理设计，实现先级破孔、后级侵彻的串联毁伤模式。先级药型罩形成的射流或EFP（Explosively Formed Penetrator）先行穿透目标防护层，后级药型罩在开孔形成的有利条件下继续侵彻，大幅提高整体穿深。中心圆柱高度是影响串联药型罩性能的关键参数之一。

二、串联药型罩结构

2.1 结构组成

串联药型罩结构主要包括：

• 先级药型罩：通常采用喇叭形或锥形结构
• 中心圆柱：连接先级和后级的关键结构
• 后级药型罩：主要毁伤元，形成长杆射流
• 主装药：提供驱动能量

2.2 中心圆柱作用

中心圆柱高度直接影响：

• 先级射流/EFP的成型质量
• 先级与后级的时序配合
• 后级药型罩的压跨时机

三、TrueGrid建模方法

3.1 参数化建模

应用TrueGrid的参数化功能，建立串联药型罩的有限元模型。通过变量控制中心圆柱高度，实现不同方案的快速生成。

3.2 网格划分策略

• 装药区域：均匀六面体网格，保证爆轰波传播精度
• 药型罩区域：边界加密，捕捉大变形
• 空气域：足够大的计算域，施加流出边界

四、数值模拟结果

4.1 不同中心圆柱高度的影响

研究设置了多组中心圆柱高度参数，模拟结果显示：

• 中心圆柱过高：先级能量损失大，后级压跨不充分
• 中心圆柱过低：先级与后级干扰严重
• 最佳高度：存在最优的中心圆柱高度值

4.2 射流成型对比

通过高速摄影和数值模拟对比，分析了不同参数下的射流成型过程，包括射流头部速度、长径比、连续性等指标。

五、侵彻性能分析

5.1 穿深对比

对不同中心圆柱高度方案进行靶板侵彻模拟，获得最终穿深数据。

5.2 毁伤机理

分析表明，中心圆柱高度通过影响先级与后级的时序配合来实现对整体毁伤性能的控制。

六、结论

本研究揭示了串联药型罩中心圆柱高度对射流性能和侵彻能力的影响规律，为串联战斗部的优化设计提供了重要参考。

七、涉及图片

• 图1：串联药型罩结构剖面图 — 前后级药型罩、中心圆柱、装药室结构标注
• 图2：TrueGrid有限元模型 — 六面体网格划分展示
• 图3：不同圆柱高度射流成型对比图 — 4组不同高度参数的射流形态
• 图4：射流头部速度时程曲线 — 不同方案的数值对比
• 图5：侵彻深度曲线 — 中心圆柱高度与最终穿深的关系