一种钛-钢复合的战斗部壳体的制作方法与工艺

文档序号:13109178阅读:1391来源:国知局
技术领域本发明涉及一种战斗部壳体,属于战斗部结构领域。

背景技术:
战斗部是导弹毁伤目标的专用装置,是导弹的唯一有效载荷,同时也是直接执行战斗任务的最终毁伤单元。主要由战斗部壳体、战斗部装药、引信装置和保险装置组成。战斗部壳体容纳装填物并连接引信,使战斗部组成一个整体结构。在大多数情况下,战斗部壳体也是形成毁伤元素的基体。在现代战争中,战斗部的主要任务是攻击舰船、机场、深层工事等具有重要战略价值的目标。是既具有一定的穿甲能力,又具有一定的爆破威力的作战单元。主要用于各种炮弹、火箭弹、导弹、航弹等武器系统,是弹药毁伤目标或产生既定终点效应的部分。由于其独特的性能特点,现今已经得到广泛的重视,并基于不断复杂化的战争环境,对战斗部提出威力大、质量轻的要求。采用新材料,优化结构设计和工艺设计,提高战斗部壳体的结构强度则成为提高战斗部侵彻毁伤能力的重要发展方向。一般来说,战斗部壳体一般由高强钢制成,如30CrMnSiA、G50、50SiMnVB、82钢、971钢等。但在实际使用中,高强钢战斗部壳体虽然有较好的侵彻性能,但是由于高强钢的密度较大,导致战斗部壳体质量较大,限制了战斗部飞行速度的进一步提高,降低了战斗部的生存能力,无法满足未来战争的需求,同时,在战斗部整体质量一定的情况下,壳体较重意味着装药量的减少,降低了战斗部的最终毁伤能力。为了增加战斗部装药量,加强毁伤能力,现代战斗部的选材依据是:无毒无放射性、高强度、一定的塑性、低密度、燃烧热值高和较低的绝热剪切敏感性。基于以上因素综合考虑,密度小强度高的钛合金可以提高炸药装填比,加强导弹毁伤能力,逐渐成为了现代战斗部的优选材料。但是钛合金绝热剪切敏感性较高,在高速碰撞中很容易发生剪切破坏导致失效。在实际作战中战斗部的打击碰撞速度下,要保持碰撞后钛合金战斗部壳体的完整几乎是不可能的。在目前的小型模拟弹打靶试验中,测得钛合金的临界破坏速度远小于战斗部的实际飞行速度。

技术实现要素:
针对目前战斗部与目标碰撞过程中易发生绝热剪切的问题,本发明的目的在于提供一种钛-钢复合的战斗部壳体,所述战斗部壳体能很好的克服战斗部与目标碰撞过程中易发生绝热剪切的问题,并在提升战斗部侵彻性能的同时减轻了战斗部壳体质量,提高了战斗部的炸药装填比,进而加强战斗部的毁伤能力。本发明的目的由以下技术方案实现:一种钛-钢复合的战斗部壳体,所述战斗部壳体分为侵彻部分和主体部分,且侵彻部分与主体部分之间为过盈配合连接;其中,所述侵彻部分的材质为高强度钢,所述主体部分的材质为钛合金。进一步的,所述高强度钢的硬度>50HRC,且动态压缩应变≥0.10。进一步的,所述钛合金的动态压缩应变≥0.25。本发明的一个实施例中,所述侵彻部分位于所述战斗部壳体前端,所述主体部分位于所述战斗部壳体的尾端;其中,在所述侵彻部分的尾端加工有阶梯,在主体部分的前端加工有与侵彻部分的阶梯过盈配合的反向阶梯。进一步的,所述反向阶梯的长度为所述战斗部壳体壁厚的1.5~3倍。进一步的,所述侵彻部分长度为所述战斗部壳体总长的40~50%。本发明的另一个实施例中,所述侵彻部分为所述战斗部壳体的外层,所述主体部分为所述战斗部壳体的内层。进一步的,所述主体部分的厚度占所述战斗部壳体总壁厚的50~80%。有益效果本发明所述战斗部壳体中侵彻部分的材质为高强钢,可保证战斗部具有良好的侵彻性能,破坏目标的防护部分并产生一定的穿深,解决钛合金战斗部高速撞击目标时易发生剪切破坏的问题,同时主体部分的材质为为钛合金,在确保强度的同时减轻了战斗部壳体质量,增大了装药量,提升战斗部毁伤能力。附图说明图1为实施例1中所述战斗部壳体的结构示意图;图2为实施例1中所述战斗部壳体侵彻部分的结构示意图;图3为实施例1中所述战斗部壳体主体部分的结构示意图;图4为实施例2中所述战斗部壳体的结构示意图;图5为实施例2中所述战斗部壳体侵彻部分的结构示意图;图6为实施例2中所述战斗部壳体主体部分的结构示意图;其中,1-主体部分,2-侵彻部分。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来详述本发明,但不限于此。实施例1如图1、2和3所示,一种钛-钢复合的战斗部壳体,所述战斗部壳体为头部呈尖卵形的壳体结构,总长27.18mm,外径12.59mm,且头部外轮廓经半径分别为9.66mm、16.11mm和2.31mm的三段圆弧均匀过度,内轮廓经半径分别为10.38mm和3.21mmm的两段圆弧均匀过度,内径8.99mm,内腔深22.76mm;其分为侵彻部分2和主体部分1,侵彻部分2的材质为921A钢,主体部分1的材质为TC4钛合金;所述侵彻部分2位于所述战斗部壳体前端,所述主体部分1位于所述战斗部壳体的尾端,侵彻部分2长14.18mm,主体部分1长13mm;在所述侵彻部分2的尾端加工有阶梯,在主体部分1的前端加工有与侵彻部分2的阶梯过盈配合的反向阶梯,所述阶梯和反向阶梯的厚度均为0.89mm,长度均为3mm;所述侵彻部分2与主体部分1通过所述阶梯和反向阶梯相互配合对接,通过热压将侵彻部分2与主体部分1连接紧实。将本实施例所述战斗部壳体和单一TC4合金战斗部壳体进行靶试实验,发现,在气压为2atm的加载条件下,两种战斗部壳体均未发生失效;在3atm的加载条件下,TC4合金战斗部壳体的头部开始产生裂纹,本实施例所述战斗部壳体依然保持弹体宏观完整性;在4atm的加载条件下,TC4合金战斗部壳体发生严重的环状45°方向的剪切破坏,而本实施例所述战斗部壳体的侵彻部分2发生轻微塑性变形,并未开裂;由此可知,本实施例所述战斗部壳体的侵彻性能优于单一TC4合金的战斗部壳体;其中,所述靶试实验是利用分离式霍普金森压杆装置表征模拟弹侵彻性能的实验方法,将战斗部壳体试样作为子弹放入分离式霍普金森压杆装置中,试样被送入分离式霍普金森压杆装置的发射装置内,试样的弹头部分方向向外,使气压加载于试样尾部,试样在气压作用下以一定初速度射出,在与靶板垂直的方向上侵彻靶板。为模拟真实服役情况,靶板材料选择921A钢,对比两种试样在同一加载气压下撞击靶板后的失效情况;将本实施例所述战斗部壳体和单一921A钢战斗部壳体的炸药装填比进行检测,发现本实施例所述战斗部壳体的装填比为19.8%,单一921A钢战斗部壳体的填比为16.9%,由此可见,与单一921A钢战斗部壳体相比,本实施例所述战斗部壳体能够提高战斗部的炸药装填比,提升战斗部毁伤能力。实施例2如图4、5和6所示,一种钛-钢复合的战斗部壳体,所述战斗部壳体为头部呈尖卵形的壳体结构,总长60.39mm,外径27.98mm,其分为侵彻部分2和主体部分1,且侵彻部分2与主体部分1之间为过盈配合连接;侵彻部分2的材质为40CrMnSiB钢,主体部分1的材质为TC6钛合金;其中,所述侵彻部分2为所述战斗部壳体的外层,总长60.39mm,外径27.98mm,头部外轮廓经半径分别为5.41mm、35.8mm和21.46mm的三段圆弧均匀过度,内轮廓经半径分别为5.41mm和27.46mmm的两段圆弧均匀过度,内径25.98mm,内腔深57.68mm;所述主体部分1为所述战斗部壳体的内层,总长57.68mm,外径25.98mm,头部外轮廓经半径分别为5.41mm和27.46mm的两段圆弧均匀过度,内轮廓经半径分别为7.13mm和23.07mmm的两段圆弧均匀过度,内径19.98mm,内腔深50.59mm。将本实施例所述战斗部壳体和单一TC6合金战斗部壳体进行靶试实验,发现,本实施例所述战斗部壳体的实际出膛速度131m/s,头部产生轻微的塑形变形,靶板穿深约2mm,单一TC6合金战斗部壳体的出膛速度181m/s,试样头部发生环形剪切破坏,在靶板上留下轻微痕迹,没有产生穿深;由此可见,本实施例所述战斗部壳体的侵彻性能优于单一TC6合金战斗部壳体;其中,所述实验发射装置为37mm口径弹道炮,通过不同的装药量来改变模拟弹的发射速度,侵彻方向与靶板垂直,为模拟真实服役情况,战斗部壳体试样空心部分填充配重,配重为聚酰胺树脂与环氧树脂按1:1配比并与铝粉混合的材料,靶板材料选择921A钢,对比两种试样在相近速度下撞击靶板后的失效情况及在靶板上留下的穿深。对本实施例所述战斗部壳体和单一40CrMnSiB钢战斗部壳体的炸药装填比进行测试,发现,本实施例所述战斗部壳体的装填比为31.5%,单一40CrMnSiB钢战斗部壳体的装填比为24.5%,由此可见,与单一40CrMnSiB钢战斗部壳体相比,本实施例所述战斗部壳体能够提高战斗部的炸药装填比,提升战斗部毁伤能力。本发明包括但不限于以上实施例,凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进,都将视为在本发明的保护范围之内。
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