Page 16 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 王 帅，等： 锯齿外形对弹体带攻角侵彻横向过载的影响 第 5 期

当初始攻角为 1°时，两种弹型弹身上下两 80 Smooth, Part A
θ=1°
侧锯齿面的接触力矩随时间的变化历程如图 15 60 Smooth, Part B
Serrated, Part A
所示。对光滑弹的上下锯齿面，接触力矩幅值及 40 Serrated, Part B
波形相似；但两个面的接触力矩方向相反，且下 20
锯齿面力矩开始上升及达到峰值的时间迟于上 M z /(kN⋅m) 0
锯齿面约 0.9 ms。然而，对锯齿弹，接触力矩主 −20
−40
要分布在上锯齿面，其中接触力矩的峰值稍高于
−60
光滑弹，但持续时间相对较短。此外，锯齿弹下
−80
锯齿面接触力矩峰值远小于上锯齿面，因而锯齿 0 2 4 6 8 10 12 14
弹的弹身无反向的接触力矩（图 14（a）），这意味 Time/ms
着锯齿弹侵彻过程中弹身下表面几乎不能抑制 图 15 锯齿区上下表面接触力矩的对比
弹体偏转，因而相比光滑弹具有更大的偏转角 Fig. 15 Contact moments for different serrated sections
（图 7（c））。
综上所述，光滑弹弹身在侵彻过程中上下两部分弹体均承受接触力及力矩的作用，接触力及接触力
矩相似，但下锯齿面的最大值出现时间较上锯齿面滞后约 0.9 ms；沿弹尖至弹尾方向，光滑弹弹身的中间
部分横向接触力最大。锯齿弹的弹身接触力及接触力矩主要由上锯齿面承受，且主要集中在上锯齿面
右锯齿上，主要由靠近头部的 1～2 个右锯齿承受，因而难以抑制弹体的横向运动及弹体偏转。这种接
触力及接触力矩的变化趋势差异与图 11 中两种弹型与靶相互作用面积的直观差异表现完全一致。

3 锯齿弹横向降载机理

3.1 锯齿弹身降载与非锯齿弹头增载的竞争机制
上述分析阐述了两种弹型弹身锯齿区（Part AB）及头部非锯齿区（Part others）与靶接触力及接触力矩
的差异，研究发现，锯齿型弹身能够显著降低弹体与靶体的横向接触力峰值，进而降低弹体的横向过
载。当初始攻角分别为 1°、2°、3°时，锯齿弹弹身的横向接触力峰值较光滑弹分别降低 60.5%、49.6% 和
41.2%（根据图 10（a）），而总体横向过载仅分别降低 30.6%、5.2%、11.3%（根据图 8（d））。弹体总的横向降
载能力明显弱于弹身的横向降载能力，且随攻角的增大，横向降载能力呈减小的趋势。由于弹体横向降
载效果是弹身与弹头的综合体现，这说明锯齿弹弹身横向接触力降低的同时，非锯齿头部横向接触力升
高，正如图 10（b）中所示，锯齿弹弹头的横向接
触 力 较 光 滑 弹 分 别 增 加 了 9 6 . 4 % 、 6 4 . 8 % 和 −600
Smooth, Part AB
43.1%。进一步对图 8（d）中横向加速度最大时 −500 Smooth, Part others
Smooth, all Parts
刻两种弹型锯齿区与非锯齿区的横向接触力进 −400 Serrated, Part AB
Serrated, Part others
行对比，如图 16 所示。可见，当横向加速度最大 −300 Serrated, all Parts
时，两种弹型锯齿区和非锯齿区的横向接触力绝 F t /kN
−200
对值均随初始攻角增大而增大，且增长斜率基本
一致。尽管锯齿弹锯齿区的横向接触力显著小 −100
于光滑弹对应区域，但非锯齿区横向接触力显著 0
大于光滑弹对应区域，因而使得锯齿弹总体降载 1 2 3
效果低于其弹身部分的降载效果。此外，尽管锯 Initial attack angle/(°)
齿弹与光滑弹总的横向接触力差别不大，但是两 图 16 横向加速度最大时锯齿弹与光滑弹弹身与
者横向接触力均随攻角的增大而增大，因而使得 头部横向接触力的对比
降载百分比随攻角的增大而减小。以上分析表 Fig. 16 Comparison of transverse contact forces between body
and head of smooth and serrated projectiles when the transverse
明，锯齿弹的锯齿弹身降低横向过载的同时，非 acceleration is maximum

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