Page 133 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 戴湘晖，等： 椭圆截面弹体斜侵彻混凝土弹道特性的数值研究 第 6 期

effects of the axis spin angle and oblique angle lead to the asymmetry of the projectile-target intersection. Besides offset and
deflection, the projectile also has a self-rotating motion around the axis. When the axis spin angle increases from 0° to 90°, the
projectile-target intersection condition undergoes a transformation from symmetry to asymmetry and then back to symmetry.
The offset in the horizontal direction and the axis spin angle increment of the projectile first increase and then decrease. The
research results provide important references for the practical engineering application of the elliptical cross-section projectile.
Keywords: elliptical cross-section projectile; penetration; concrete; ballistic deflection

椭圆截面弹体因能较好适应高超平台载荷空间构型，显著提高空间利用率和有效毁伤载荷而受到
[1]
[2]
广泛关注。王文杰等 、刘子豪等 和 Dong 等 开展了椭圆截面弹体侵彻混凝土靶实验及数值模拟，并
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结合空腔膨胀理论给出了侵彻深度的解析解。刘均伟等 [4-6] 开展了椭圆截面弹体正侵彻铝靶实验，结合
数值模拟分析认为长短轴比对弹体侵彻能力的影响不明显。Dai 等 [7-10] 开展了椭圆截面弹体侵彻混凝土
靶实验及理论研究，给出了侵彻深度等终点弹道参量的解析解，并阐述了该新型弹体的侵彻性能优势。
总体来看，目前关于椭圆截面弹体在正侵彻条件下的侵彻性能研究已较为充分。
由于弹体对目标的侵彻绝大多数是带有倾角和攻角的非正侵彻，同时椭圆截面弹体自身为非轴对称
结构，在弹目交会条件中又额外引入了滚转角，在 3 个角度的叠加耦合下，更易发生弹道偏转，进而影响
侵彻效率、结构强度和装药安定性。探明弹道偏转规律和机理是实现弹道稳定控制的前提，学者们围绕
该科学问题也开展了系列研究。Dong 等 [11] 开展了椭圆截面弹体斜侵彻混凝土靶实验，发现在倾角、攻
角和滚转角耦合作用下，除了有类似圆截面弹体的弹道偏转外，还有明显的绕轴自旋转运动；王浩等 [12] 、
田泽等 [13] 、朱超等 [14] 和杨士林等 [15] 开展了椭圆截面弹体斜侵彻双层舰船钢板弹道特性研究，获取了弹
靶参数对弹道偏转的影响规律，认为滚转角对弹道稳定性有较大影响；Wu 等 [16] 和魏海洋等 [17-18] 开展了
椭圆截面弹体斜侵彻半无限金属靶的弹道特性研究，分析了长短轴比、滚转角和撞击速度对侵彻弹道的
影响，认为弹道稳定性随长短轴比的增大而变弱，当滚转角非 0°和 90°时，弹体还会绕轴自旋转。
综上，目前学者们针对椭圆截面弹体的弹道特性已开展部分研究工作，并获得了一些定性认识，但
对于侵彻混凝土弹道偏转机理的揭示还不够深入细致，难以有效指导实际工程应用。基于此，本文对影
响椭圆截面弹体弹道偏转的倾角、攻角和滚转角进行解耦，系统开展弹体斜侵彻混凝土厚靶数值模拟，
深入分析受力状况、弹道偏转和自旋转演变规律，揭示弹道偏转机理，以期为椭圆截面弹体的弹道预测
及弹道稳定控制提供理论指导和科学依据。

1 弹体姿态角定义

定义椭圆截面弹体斜侵彻过程中的倾角、攻角和滚转角，如图 1 所示。弹轴与速度矢量 v 的夹角为
攻角 α，速度矢量 v 与靶面法线夹角为倾角 β，弹体长轴平面与靶板对称面夹角为滚转角 γ。图中箭头方
向代表角度为正的情况。

Target surface Target surface Symmetry

plane
γ
Major axis
plane
v α β

(a) Front view (b) Right view

图 1 椭圆截面弹体斜侵彻混凝土靶姿态示意图
Fig. 1 Schematic diagram of the posture of an elliptical cross-section projectile oblique penetration into concrete target

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