Page 123 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 梁俊宣，等： 入射角与攻角对弹体侵彻混凝土薄靶偏转特性的影响 第 10 期

upward deflection. When a pitch angle is introduced, the deflection direction is dominated by the trajectory angle if the
negative pitch angle is less than 2° and the trajectory angle exceeds 20°; otherwise, the pitch angle determines the deflection
direction. When the trajectory angle and pitch angle are in the same direction, the projectile's attitude angle first decreases after
exiting the target and then reverses to increase. When they are in opposite directions, a small pitch angle causes the attitude
angle to continuously increase after exiting the target, while a larger trajectory angle induces three deflection reversals during
penetration. If the pitch angle exceeds 2°, the attitude angle initially decreases after exiting the target before reversing to
increase.
Keywords: projectile; concrete targets; penetration; deflection characteristics; trajectory angle; pitch angle

现代战争中地面多层建筑作为动能侵彻弹打击的重点目标，普遍采用单层厚度较薄的多层间隔混
[1]
凝土结构形式。由于动能侵彻弹常以非正侵彻状态（即带有攻角与入射角）撞击目标 ，导致弹体在侵彻
过程中上下表面所受阻力分布不均，由此产生的偏转力矩驱动弹体轴线绕质心发生偏转，最终造成弹道
[2]
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的偏转 ，严重影响弹体的结构强度 、装药安定性 [4] 以及侵彻性能 。因此，研究弹体非正侵彻混凝土
薄靶偏转特性对优化侵彻战斗部结构设计、提升侵彻效率具有重要的工程应用价值。
近年来，学者们在弹体斜侵彻混凝土薄靶动态特性研究方面取得了重要进展，但相关试验数据 [6-8]
较为有限。李鹏程等 [9] 通过双层混凝土薄靶侵彻试验获得了不同工况下弹体在靶后相同位置处的偏转
角，分析了攻角与入射角对弹体弹道特性的耦合影响。但受限于现有观测技术，试验主要依赖于弹体侵
彻前后的宏观参数（如速度、弹体姿态等），难以深入分析侵彻过程中的受力机理。理论模型研究方面，
Chen 等 [10] 基于动态空腔膨胀理论 [11] 与冲塞破坏假设将刚性弹斜侵彻贯穿有限厚混凝土靶过程分为开
坑、隧道以及剪切冲塞 3 个阶段，并指出在薄靶侵彻中不包括隧道阶段且弹体仅在开坑阶段发生偏转。
马兆芳等 [12] 和 Duan 等 [13] 在三阶段模型 [10] 基础上考虑了弹体在冲塞阶段的偏转，但认为靶体对弹体的
[8]
阻力仅作用在弹头部，忽略了弹身受力对弹体偏转的影响。然而从试验后回收的弹体 可以看出弹体在
侵彻过程中弹头与弹身均受到了较大的靶体阻力。刘泓甫等 [14] 在 Chen 等 [10] 的基础上构建了刚性弹体
带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶理论模型，研究了在特定倾角下，攻角对弹体侵彻贯穿混凝土靶体姿态偏转
的影响规律，但同样未考虑弹身受力的作用。李鹏程 [15] 结合弹靶弱分离模型 [16] ，综合考虑弹身受力特性
以及斜贯穿过程中非对称开坑和崩落效应的影响，建立了椭圆截面弹体斜贯穿混凝土靶的弹道预测模
型。数值模拟方法为深入探究侵彻机理提供了重要手段，研究者采用了多元化的评价指标体系。成丽
蓉等 [17] 基于试验与数值模拟，从弹体整体受力角度系统阐释了斜侵彻过程中的偏转机制。吴普磊等 [18]
与程伟等 [19] 采用弹道偏移位移作为评价指标，结合数值模拟与试验揭示了攻角、着角以及俯仰角速度对
弹道偏转的影响规律。冯杰 [20] 通过分析单位侵彻深度上弹体姿态的变化研究了弹体侵彻混凝土薄靶弹
道偏转的影响因素。刘世鑫 [21] 、李江涛 [22] 和张帅 [23] 以弹体偏转角为评价指标研究了攻角、入射角对弹
体斜贯穿单层与多层混凝土薄靶姿态偏转的影响规律。
综上所述，当前对于弹体非正侵彻混凝土薄靶靶后姿态分析较为深入，但对侵彻过程中偏转机理的
分析相对匮乏。一方面，现有研究多局限于单一参数（仅考虑入射角或攻角）的影响分析，而对两者耦合
作用下的弹体偏转行为缺乏系统性研究，且普遍仅关注弹头受力而忽略弹身受力作用，难以全面反映弹
体实际受力状态；另一方面，由于弹体出靶后仍存在角速度，其姿态角会持续变化，若仅通过靶后姿态角
来评估偏转情况，既无法准确反映攻角对偏转的抑制或促进作用，也难以直接表征弹道偏转特性。因
此，本文通过数值模拟方法综合分析弹体姿态角、角速度与径向速度的变化规律，并同时考虑弹头与弹
身的受力特性，系统研究不同入射角与攻角对弹体侵彻混凝土薄靶偏转行为的影响机制。

1 弹体侵彻混凝土薄靶数值模拟方法

1.1 弹靶有限元模型及材料参数
基于李鹏程等 [9] 开展的 30 mm 弹体以不同初始攻角、入射角及速度侵彻 2 层间隔混凝土靶试验对

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