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薄靶

核能术语

薄靶系指入射粒子的能量的变化可忽略不计，并且出射粒子或X射线在其中亦无增强或吸收效应的靶，其厚度一般小于1mg/cm2。

实验研究
当弹体撞击薄靶板时,一方面会产生靶板隆起和盘形凹陷的整体变形,同时还会产生冲塞、韧性扩孔、花瓣型失效等各种各样的击穿破坏。另一方面,弹体也受到靶板的作用,发生偏转运动,阐述变形,甚至出现破坏等情况。文中运用25mm口径火炮,开展了截锥形弹体撞击薄靶板的正穿甲和45°斜穿甲实验,研究在不同撞击条件下,穿甲过程中弹靶系统的变形破坏及弹体的运动偏转等现象,为进一步开展穿甲战斗部弹体结构设计一提供实验数据和参考。
实验系统
实验系统如图1所示,包含滑膛火炮、测速线圈靶、高速摄影系统、可旋转式靶架和软回收箱等。实验时,弹丸通过火炮发射,撞击安装于倾角可调的活动靶架上的靶板,采用间隔靶网系统测试弹体撞击前的速度,通过高速摄影监测弹体飞行姿态和穿甲过程。
所使用的室内火炮装置为争 25mm滑膛炮,炮口弹速在100m/s~1200m/s范围可调,弹速的调整根据装药量控制;相机为ZDF-180型转镜式高速摄影机,可拍摄到最高180万幅每秒清晰的分幅照片。采用锯末作为缓冲材料进行软回收。
弹体为截锥形头部,后半部分为圆柱形,在截顶与锥面、锥面与柱面的交接处采用倒角光滑过渡,材料为TC4钦合金,如图2所示。靶体选用500mm×550mm×3mm的45钢板。
正撞击
开展了400~720m/s速度范围下四发正撞击穿甲实验。在此速度范围内,靶板表现出相似的变形失效特征,表现为典型的花瓣型破坏,孔径约29mm,明显变形区在直径55mm之内,花瓣高度在16~20mm之间,花瓣尖端变薄,在5~6 mm后即与原靶厚相当,花瓣间的裂缝与板面成45°斜角,如图3所示。弹体变形集中在顶部,在截顶与锥面的交界部位上,出现较为明显的大变形现象,但直到初速720m/s的初速撞击速度下,弹体也没有破坏;在弹体锥段有轻微的擦痕,而其它部分没有明显的变形(如图4所示)。
斜撞击
开展了290~880m/s速度范围下五发倾角为45°的斜撞击穿甲实验。实验显示,靶板在不同速度范围表现出不同的变形破坏特征,在较高撞击速度下,穿甲后靶板呈现花瓣型破坏,近撞击面的花瓣向后翻,远撞击面的花瓣向前翻(如图5所示),在低速撞击(290m/s)时,靶板的花瓣均向后翻(如图6所示)。
Zaid和Paul对截顶锥头弹体斜击薄靶进行了分析,他们认为当：
式中,为弹体半锥角,为撞击倾角。即高斜角撞击情况下,靶板为花瓣型破坏,其中前方的花瓣向后,后边的花瓣向前,如图7所示。在文中的弹靶构形中,45°斜撞击为高倾角撞击。从实验结果来看,在高速撞击时,实验与他们的分析是一致的;而在低速撞击时,二者是不一致的。
图8为290m/s和880m/s撞击速度下弹体45°斜侵彻靶板的高速摄影照片。由图可见,弹体在高速撞击时其方向没有发生明显的改变,与Ziad等的分析中所考虑的相似;而在低速撞击时弹体发生明显的偏转现象,从而导致侵彻过程中的倾角减小,导致靶板发生与高速撞击时不同的失效模式。
弹体穿甲后的典型变形和失效特征如图9所示。弹体在490m/s及以下的初始撞击速度下只发生轻微的变形,变形主要集中在弹体截顶与锥面的交界部拉,但没有正撞击时的对称性,弹体在880m/s初速撞击速度下发生了较大的破坏,发生部位在弹体的头部,而其它部位没有明显的变形。
针对截锥形弹体撞击薄靶板的正穿甲和45°斜穿甲过程,运用25mm口径滑膛火炮开展了实验工作,研究了穿甲过程中弹靶系统的变形破坏及弹体的运动偏转等现象。
靶板在弹体正撞击时,在各种速度下均为向后的花瓣型破坏;而在45°斜撞击时,不同撞击速度下靶板表现为不同的变形失效模式。同时,弹体斜侵彻靶板时不同速度下穿靶后弹体的姿态变化有较大差异。在较低速度下弹体在侵彻后与靶板法线的夹角减小,而在高速时其夹角没有明显的度化。弹体的变形与破坏集中在截顶部位附近。
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