Sự chuyển hoá động năng của lõi đạn có tính cắt đoạn nhiệt khi xuyên mục tiêu

4. Áp dụng phương trình chuyển hóa năng lượng

   Từ phương trình tổng quát (12) có thể đưa ra các bài toán cụ thể sau đây:

   Bài toán 1: Biết vận tốc (v_o), tính quãng đường xuyên (l) của lõi đạn trong mục tiêu,

   Bài toán 2: Biết quãng đường xuyên trong mục tiêu (l) tính vận tốc (v_o) của lõi đạn.

4.1. Giải bài toán 1

   Tương ứng với mỗi loại đạn, qua tiêu chuẩn nghiệm thu có thể biết được các thông số về hình dạng, kích thước, khối lượng (mo), các thông số hóa lý của vật liệu và vận tốc lõi đạn (v_o) trong khoảng cách xác định. Từ các thông số này, tính động năng (v_o) của lõi đạn theo công thức (1). Thay giá trị của W_o vào phương trình (12), sẽ xác định được quãng đường mà lõi đạn xuyên trong mục tiêu.

   Bài toán sẽ đơn giản hơn nhiều với những điều kiện biên sau đây:

   – Lõi đạn nằm lại trong mục tiêu, W3 ≈ 0.

   – W₁₂₁ là năng lượng nâng nhiệt độ phần không phá huỷ của mục tiêu từ T_1m lên T_2m. Do thời gian lõi đạn đi qua mục tiêu rất ngắn, nên khả năng truyền nhiệt từ vùng bị phá huỷ do hoá lỏng vật liệu sang phần còn lại của mục tiêu là rất hạn chế. Theo giả thiết này thì sự thay đổi nhiệt độ ở phần còn lại của mục tiêu trong thời điểm lõi đạn xuyên qua là không đáng kể (sự nóng lên của phần này chỉ thể hiện rõ sau khi lõi đạn đã xuyên qua mục tiêu). Như vậy, có thể coi W₁₂₁ ≈ 0.

   – Đối với lõi đạn xuyên có tính năng CĐN thì thành phần W₂₂₁ cũng được coi là không đáng kể. Bởi vì loại vật liệu với tính năng này thường có độ dẫn nhiệt thấp, nhiệt dung riêng lớn. Do vậy, khả năng truyền nhiệt từ phần bị phá huỷ sang phần còn lại của lõi đạn cũng rất hạn chế. So với nhiệt độ T_2m của phần mục tiêu còn lại thì nhiệt độ T_2l của phần lõi đạn không phá huỷ cao hơn. Tuy nhiên xét về tổng thể, năng lượng tiêu hao làm tăng nhiệt độ của phần lõi đạn không phá huỷ so với năng lượng cần thiết cho phá huỷ mục tiêu và bóc tách lớp vỏ ngoài của lõi đạn thì rất nhỏ. Từ giải thích vừa nêu, coi W₂₂₁ ≈ 0.

   – Sự thay đổi đường kính của lõi đạn chỉ có thể xác định được sau khi thử nghiệm với điều kiện lõi đạn phải nằm trong mục tiêu. Như vậy, quãng đường xuyên mục tiêu l chỉ có thể tính được với giả thiết đường kính của lõi đạn không thay đổi trong quá trình xuyên, tức là d₁ ≈ d₂. Suy ra, năng lượng W222 ≈ 0.

   Với các điều kiện biên nêu trên, phương trình (12) được rút gọn dưới dạng:

   Từ biểu thức (13) và biểu thức (1), dễ dàng tính được quãng đường lõi xuyên (l) đi được trong mục tiêu theo công thức:

4.2. Giải bài toán 2

   Các thông sô cho trước và điều kiện biên của bài toán:

(13)

   – Các thông số cho trước: khối lượng (m_o), các thông số hóa lý của vật liệu, hình dáng, đường kính lõi đạn (d) (theo tiêu chuẩn của các loại đạn), chiều dày mục tiêu hay quãng đường xuyên (l) .

(14)

   – Các điều kiện biên như bài toán 1:

W₃ ≈ 0, W₁₂₁ ≈ 0, W₂₂₁ ≈ 0, W₂₂₂ ≈ 0.

   Như vậy, tốc độ của lõi xuyên trước khi tiếp cận mục tiêu là:

(15)

5. Kết luận

   Hành vi thể hiện của lõi đạn xuyên trong mục tiêu phụ thuộc vào kích thước mục tiêu và tương quan về cơ-lý tính của mục tiêu và lõi đạn.

   Đã xây dựng được phương trình tổng quát biểu thị sự chuyển hóa động năng của lõi đạn khi tiếp cận và xuyên trong mục tiêu.

   Áp dụng phương trình tổng quát kèm theo các điều kiện biên tính được khả năng xuyên sâu của lõi đạn có tính CĐN, tốc độ và động năng cần cấp cho lõi đạn.

[symple_box color=”gray” text_align=”left” width=”100%” float=”none”]

Tài liệu tham khảo

1. Kapoor et al, Heat treatable tungsten alloys with improved ballistic performance and method of making the same, United states patent No 5, 989, 494, 1999.
2. Jukhoavitxki A.A., Svartxman L.A., Hóa lý (Bản dịch tiếng Việt), Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1977.

[/symple_box][symple_clear_floats]