結(jié)構(gòu)專欄 | 防空彈碎片對飛機的侵徹仿真
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作者:auto-chen
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眾所周知,防空導(dǎo)彈,有陸基、艦載、潛艇發(fā)射的防空導(dǎo)彈,有遠程、中程、近程防空導(dǎo)彈,又有單兵肩扛式防空導(dǎo)彈,甚至微型專門用來對付無人機的防空導(dǎo)彈等,其尺寸、大小、重量、射程、射高、射速、飛行時間等,都是不一樣的。因此,不可能存在哪個國家的防空導(dǎo)彈最厲害一說,只能說某個國家在某個領(lǐng)域的防空導(dǎo)彈出類拔萃,相對來說作戰(zhàn)能力較為強悍。
美國、俄羅斯、中國、以色列、德國等國,都有各自在某個領(lǐng)域非常杰出的防空導(dǎo)彈,本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)公開的資料對艦載和陸地防空導(dǎo)彈進行簡單的介紹。重點介紹防空彈產(chǎn)生的破片對飛機不同位置侵徹過程進行仿真,以說明防空彈的威力。
限于作者研究領(lǐng)域有限和軟件操作習(xí)慣等因素,錯誤必然很多,對于文中不正確的地方,歡迎大家批評指正。
1、艦載導(dǎo)彈-RIM162增程海麻雀
比如艦載中程防空導(dǎo)彈中紅旗-16B射程有70公里左右,僅從射程來看遠勝美海軍的RIM162增程海麻雀,但卻存在導(dǎo)彈存在尺寸大,只能1彈1坑布置等問題,所以作為軍迷個人將最強艦載中程防空導(dǎo)彈的桂冠賦予了能實施“1彈4坑”布置的RIM162增程海麻雀。
2、陸基遠程防空導(dǎo)彈
陸基遠程防空導(dǎo)彈:美國THAAD“薩德”防空導(dǎo)彈系統(tǒng),就目前來看,最先進最牛叉的,除了防空導(dǎo)彈本身厲害以外,采用動能殺傷技術(shù),攔截彈的破壞機理則是“碰撞-殺傷”,以高速撞擊來引爆目標彈頭,作戰(zhàn)高度為40至150公里,最大射程300公里,可防衛(wèi)半徑200千米的區(qū)域。
最厲害的是其X波段雷達系統(tǒng),探測距離高達2000公里以上,能夠攔截射程為3500公里的彈道導(dǎo)彈,在870千米距離探測到雷達截面積較小的隱形目標,故具備相當(dāng)?shù)姆措[型戰(zhàn)機能力。
THAAD“薩德”系統(tǒng)能在580千米左右的距離精確評估目標彈頭的預(yù)計位置,并識別假彈頭;是唯一能在大氣層內(nèi)和大氣層外攔截彈道導(dǎo)彈的防空系統(tǒng),事實上屬于末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)。(以上內(nèi)容引用知乎)以下是筆者對防空彈產(chǎn)生的破片對飛機不同位置侵徹過程進行仿真,說明防空彈的威力。
一、模型建立
根據(jù)飛機的尺寸建立仿真模型,如圖1所示,為了降低網(wǎng)格劃分周期及計算機的占用率,用3D對稱模型(即一半模型進行分析)。
圖1 仿真模型
二、網(wǎng)格劃分
首先對飛機進行網(wǎng)格劃分,然后在WORKBENCH中進行下一步的材料賦予,具體網(wǎng)格模型如圖2所示。
圖2 飛機網(wǎng)格模型
三、材料賦予
機頭材料采用鈦合金TI 6%AL4%V
機展材料采用鋁合金AL7075-T6
機身材料材料復(fù)合材料復(fù)合材料種類很多這里用軟件自帶的玻璃鋼類的復(fù)合材料,POLYCARB。
機身上部材料采用鋁合金AL7075-T6
機翼材料采用同上3.3的復(fù)合材料POLYCARB
垂尾材料采用鋁合金AL7075-T6
發(fā)動機材料采用鈦合金TI 6%AL4%V
破片材料采用鋼STEEL-1006,破片尺寸為10×10×10mm的立方體
四、侵徹仿真
10×10×10mm的立方體鋼塊分別以2000m/s的速度侵徹飛機的四個位置,包括機頭、機翼、垂尾、發(fā)動機。為了能更好的突出仿真結(jié)果,本次仿真對同一位置采用兩個破片對稱同時侵徹的方式進行。
發(fā)動機侵徹的破片位置的仿真圖如圖3所示,其中藍色為兩個對稱的破片。
圖3 侵徹發(fā)動機破片位置
發(fā)動機侵徹仿真結(jié)果見視頻1(發(fā)動機侵徹),侵徹過程破片的速度不斷衰減趨勢如圖4所示。
圖4 破片侵徹的速度衰減
發(fā)動機侵徹
機頭侵徹的破片位置的仿真圖如圖5所示,其中藍色為兩個對稱的破片。
圖5 侵徹機頭破片位置
機頭侵徹仿真結(jié)果見視頻2(機頭侵徹),由于機頭為鈦合金實體,因此侵徹效果不理想,立方體破片碰撞機頭后發(fā)生變形,機頭僅形成小塊凹坑。
機頭侵徹
機翼侵徹的破片位置的仿真圖如圖6所示,其中藍色為兩個對稱的破片。
機翼侵徹仿真結(jié)果見視頻3(機翼侵徹),不難看出立方體破片先在機翼上形成很大的凹坑,在背面形成很大的鼓包,隨后穿透機翼。
機翼侵徹
垂尾侵徹的破片位置的仿真圖如圖7所示,其中藍色為兩個對稱的破片。
垂尾侵徹仿真結(jié)果見視頻4(垂尾侵徹),也不難看出立方體破片先在垂尾上形成很大的凹坑,在背面形成很大的鼓包,若破片速度再高即可穿透垂尾。
垂尾侵徹
五、結(jié)論
由此可見,破片的速度大小、尺寸、材料相同的情況下,沖擊飛行不同位置造成的效果不同。
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