Page 141 - 《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

3.3 滚转角对弹道特性的影响规律
当椭圆截面弹体采用竖姿（滚转角 γ = 0°）或平姿（滚转角 γ = 90°）斜侵彻混凝土靶时，弹体与靶板的
交会条件平面对称，弹道偏转位于对称平面内，前面已对这两种特殊情况进行了深入研究，并发现竖姿
和平姿弹体的弹道特性存在明显差异。当滚转角位于 0°～90°之间时，弹靶交会条件不再对称，弹道偏
转情况将更加复杂。为了揭示滚转角对弹道特性的影响规律，在进行数值模拟时，滚转角 γ 取 0°～90°，
间隔 15°；倾角 β 取 40°；攻角 α 取 0°；弹体初速取 700 m/s。
图 24 为椭圆截面弹体在不同滚转角下的侵彻终止状态。可以看出，当滚转角 γ 位于 0°～90°之间
时，弹体在三维空间内运动，除了弹道偏移和姿态偏转外，还有绕轴的自旋转运动，与文献 [11-12, 16-17]
中的弹道偏转规律基本一致。由于弹体在 Y′方向的弹道偏转规律与带倾角斜侵彻过程类似，此处不再
赘述，仅对 X′方向的偏移和自旋转这些新现象进行详细阐述。

Y′ Y′ Y′ Y′
Z′ X′ Z′ X′
Front view Right view

(a) γ=15° (b) γ=30°

Y′ Y′ Y′ Y′

Z′ X′ Z′ X′

(c) γ=45° (d) γ=60°

Y′
Y′
Z′ X′

(e) γ=75°

图 24 椭圆截面弹体在不同滚转角条件下的侵彻结果
Fig. 24 Results of the elliptical cross-section projectile penetration into concrete at different axis spin angles
图 25～26 为弹尖在 X′方向的偏移情况。可以看出，弹尖偏移随时间呈对数增长，且最终偏移量随
初始滚转角的增大先增大后减小，在初始滚转角为 30°时偏移最严重，偏移量约 85 mm。
图 27 为弹尖在 X′方向的偏移速度时程曲线。可以看出，当初始滚转角为 30°时，速度峰值最大、持
续时间最长，分别为 55 m/s 和 3.5 ms，而往 0°和 90°两端靠近时，速度峰值和持续时间均有所下降。
图 28 为弹体滚转角时程曲线。滚转角在快速增长后逐渐趋于稳定；不管初始滚转角多大，滚转角
随侵彻时间的增大均持续增大，即趋向于平姿。图 29 为弹体滚转角增量（最终滚转角和初始滚转角之
差）与初始滚转角的关系曲线。滚转角增量随初始滚转角的增大呈先增大后减小趋势，基本与 X′方向的
偏移规律类似；当初始滚转角为 30°时，滚转角增量最为明显，达到 37°，而往 0°和 90°两端靠近时，自旋转
现象逐渐减弱直至消失。
图 30 为弹体滚转角速度时程曲线。根据滚转角速度变化规律，同样将弹体的自旋转过程划分为
3 个阶段（图中以初始滚转角 30°为例标注）：自旋增长阶段（Ⅰ），滚转角速度快速增长；自旋抑制阶段
（Ⅱ），滚转角速度快速回落，但仍保持大于零；自旋停止阶段（Ⅲ），滚转角速度在零附近上下波动并趋近
6
于零。当初始滚转角为 30°时，角速度峰值最大，达到 1.312×10 rad/s。

061424-10