Page 18 - 《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

度更大。当偏转角增大时，侵彻过程中瞬时攻角也随之增大，进而导致锯齿弹横向降载效率降低。反
之，通过抑制弹体弹道偏转则能提高弹体的横向降载能力。一般情况下，改变弹体结构、质心系数、增
加尾裙等都可以抑制弹体的弹道偏转 [15] 。相比而言，改变质心系数的方法可以在有限元模型中通过修
改弹体不同部件的密度方便实现。由于本文的主要研究目的是揭示锯齿弹的横向降载机理，因而本文
将主要讨论质心位置改变抑制弹体偏转后对降载效果的影响，其他方法机理及效果是类似的。通过修
改模型密度改变弹体质心位置，对 1°初始攻角时 5 个不同质心系数的锯齿弹侵彻工况进行分析，并与工
况 3 的光滑弹进行对比，如表 4 所示。

表 4 不同质心位置构型弹体侵彻工况
Table 4 Penetration conditions of configurations of projectiles with different mass centers
−3
−3
−3
工况 弹体类型 初始攻角 θ /（°） 质心系数X c 左锯齿密度/(g·cm ) 右锯齿密度/(g·cm ) 其他区域密度/(g·cm )
9 锯齿弹 1 0.41 0.479 0.479 24.200
10 锯齿弹 1 0.47 3.721 3.721 18.985
11 锯齿弹 1 0.53 6.965 6.965 13.756
4 锯齿弹 1 0.58 11.000 11.000 9.800
12 锯齿弹 1 0.64 13.454 13.454 3.295
3 光滑弹 1 0.58 8.525 8.525 8.525

1°初始攻角时不同质心位置锯齿弹偏转角、瞬时攻角、弹身和头部接触力及接触力合力随时间的变
化规律如图 18 所示。当弹体质心位置前移，即质心系数减小时，锯齿弹偏转角及瞬时攻角均显著减小，
如图 18（a）～（b）所示。相比而言，5 个工况中，X =0.41 时的锯齿弹偏转角和瞬时攻角与 X =0.58 时的光
c
c

24 Serrated, X c =0.41 4
Serrated, X c =0.47
20 Serrated, X c =0.53 3
Serrated, X c =0.58
Deflection angle/(°) 16 8 θ=1° Smooth, X c =0.58 Initial attack angle/(°) 2 1 0 θ=1°
Serrated, X c =0.64
12

4 −1 Serrated, X c =0.41 Serrated, X c =0.47
Serrated, X c =0.58
Serrated, X c =0.53
−2 Serrated, X c =0.64 Smooth, X c =0.58
0 2 4 6 8 10 12 14 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600
Time/ms δ x /mm
(a) Deflection angle (b) Instant attack angle
150
50 Serrated, X c =0.41
100 Serrated, X c =0.47
50 0
0
F t /kN −50 θ=1° Serrated, X c =0.41 F t /kN −50
−100 Serrated, X c =0.47 θ=1°
Serrated, X c =0.53 −100 Serrated, X c =0.53
−150
Serrated, X c =0.58 Serrated, X c =0.58
−200 Serrated, X c =0.64 −150 Serrated, X c =0.64
Smooth, X c =0.58 Smooth, X c =0.58
−250
0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 14
Time/ms Time/ms
(c) Transverse contact force for Part AB (d) Transverse contact force for Part others

051001-15

−50 θ
−100
−150
−200
−250