Page 106 - 《爆炸与冲击》2026年第5期

第 46 卷 第 5 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 5
2026 年 5 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES May, 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0320

基于 CNN 的弹体侵彻多层间隔混凝土

薄靶弹道特性预测模型 *

梁俊宣 ，马路遥 ，刘 闯 ，沈陶然 ，翟 喆 ，肖 川 ，张先锋 1
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（1. 南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094；
2. 北方工业集团公司，北京 100053）
摘要： 针对传统弹道预测方法计算成本高、难以满足快速评估需求的问题，提出了基于卷积神经网络（convolutional
neural network，CNN）的多层混凝土薄靶侵彻弹道高效预测模型。首先，基于经过试验验证的数值模拟方法，分析并明
确了弹体角速度对弹道偏转的重要影响，进而将其作为重要的弹靶交会条件，通过系统调整初始参数，构建了包含
127 组工况的单层混凝土薄靶侵彻数据集。在此基础上，建立了以弹体参数、靶体参数、弹靶交会条件为输入，弹体靶
后运动参数为输出的高精度单层靶侵彻弹道预测模型，并进一步结合弹体靶间飞行的刚体运动学方程，构建了完整的
侵彻-飞行迭代预测框架，实现了多层间隔混凝土薄靶弹道特性的快速预测。研究结果表明：逆时针角速度增大会导
致靶后径向剩余速度正向增大，弹道轨迹向上偏转，顺时针角速度则产生相反效应，弹体角速度是薄靶侵彻过程中不
可忽略的重要参数；针对单层靶工况，预测模型训练集和测试集的平均均方误差稳定在 0.001 2 与 0.001 9 左右，表现出
良好的预测性能；在多层靶预测中，模型在保证精度（剩余速度最大相对误差 10.65%，姿态角最大绝对误差 3.47°）的前
提下，求解时间仅为传统数值模拟方法的 0.05%。本研究不仅揭示了弹体角速度这一关键因素对侵彻弹道的影响规
律，更提供了一种“数据驱动+物理方程融合”的建模新范式，可为武器毁伤效能评估与设计优化提供参考。
关键词： 侵彻弹；多层间隔混凝土；弹道特性；卷积神经网络；预测模型
中图分类号： O385 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

A prediction model for projectile ballistic characteristics in multi-layered
spaced concrete thin targets based on CNN

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LIANG Junxuan , MA Luyao , LIU Chuang , SHEN Taoran , ZHAI Zhe , XIAO Chuan , ZHANG Xianfeng 1
（1. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, Jiangsu, China;
2. China North Industries Corp., Beijing 100053, China）
Abstract: To overcome the high computational cost of traditional ballistic prediction methods and their inability to satisfy
rapid assessment requirements, this study proposes an efficient predictive model for the penetration ballistics of multi-layer
thin concrete targets based on a convolutional neural network (CNN). First, a numerically simulated approach, validated by
experiments, was employed to analyze and confirm the significant influence of projectile angular velocity on trajectory
deflection, and this parameter was consequently identified as a key projectile–target engagement condition. By systematically
varying the initial conditions, a dataset comprising 127 cases of single-layer thin concrete target penetration was constructed.
On this basis, a high-accuracy ballistic prediction model for single-layer targets was developed, taking projectile parameters,
target parameters, and engagement conditions as inputs, and post-impact projectile motion parameters as outputs. Furthermore,
by incorporating rigid-body kinematic equations describing the projectile flight between successive targets, a complete iterative

* 收稿日期： 2025-09-28；修回日期： 2026-01-06
基金项目： 国家自然科学基金（12202205，U2541240，U2441209）；中央高校基本科研业务费专项资金（30924010901）
第一作者： 梁俊宣（2000－ ），男，博士研究生，19834040698@163.com
通信作者： 张先锋（1978－ ），男，博士，教授，博士生导师，lynx@njust.edu.cn

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