动能侵彻战斗部是打击深层防御工事的主要方式之一,动能钻地战斗部自身外形与结构阻力小,比动能大,因而能够砸开目标表面并侵入目标深处,引爆后,对防御工事内人员物资形成重大杀伤。对于深埋于地下的防御工事,钻地战斗部只有穿透表层土壤防护层,才能侵彻主要由钢筋混凝土构成的遮弹层,进而毁伤深层目标。提高钻地战斗部贯穿土壤层弹道稳定性是提升钻地弹打击深埋工事毁伤效能的重要前提和技术手段。优化钻地战斗部弹体结构,特别是优化设计头部外形,减小侵彻土壤过程的偏转角度是提高钻地战斗部弹道稳定的主要手段。但目前对土壤的侵彻研究较少,缺乏相关的研究成果。开展高速自旋异型弹侵彻土壤动力学过程研究,探究弹体侵彻机理,分析影响弹道特性的主要因素,揭示异型弹对土壤的侵彻规律,具有重要的科学意义和工程应用价值。本文主要采用试验研究和数值模拟相结合的方法,系统地开展了高速自旋异型弹侵彻土壤弹道特性研究。具体研究内容如下:首先,开展了高速自旋异型弹侵彻土壤试验研究。以57mm高炮为发射平台,对两种异型弹进行了高速侵彻土壤试验。通过试验获得了高速自旋异型弹侵彻下弹体的侵彻初始速度及深度数据、靶体正面木板的破坏特征、弹体开坑情况和回收后的弹体情况,为数值分析物理模型的建立与可靠性验证提供了依据。其次,开展了高速自旋异型弹侵彻土壤物理模型研究。建立了高速自旋异型弹侵彻土壤靶的物理模型,选取不同的土壤本构模型及其参数,设置计算参数,然后通过对比不同土壤本构模型的锥头弹侵彻土壤的物理模型计算结果与试验值的偏差,分析了土壤本构模型参数的敏感性,确立了可靠的土壤本构模型与关键材料参数,为仿真分析影响弹道特性的主要因素提供了坚实的基础。最后,开展了异型弹侵彻土壤弹道特性影响因素研究。先进行了弹体与土壤的侵彻效应分析,然后通过数值仿真分析研究了异型弹在侵彻土壤过程中,不同的初始着角、初始攻角、初始速度、自旋角速度对弹体侵彻土壤弹道特性的影响规律,并对比分析了相同初始条件下弹型对弹道特性的影响。