定向战斗部破片飞散的数值模拟及实验研究(3)
作为一种新型的定型指向作战的战斗部，展开式定向战斗部的作战过程就是先借助辅装药的爆轰能量使战斗部展开，同时在最佳角度下起爆，达到定向毁伤作用。由于展开式定向战斗部在不同的展开角度和不同的外形下所产生的破片数、破片覆盖率以及破片初始速度不同，带来的毁伤效应也相应不同。为满足今后战场上的毁伤要求，对展开式定向战斗部在以上不同条件下起爆所产生的杀伤效果进行研究尤其重要。近几十年来随着科技技术的不断创新和发展，计算机技术开始被应运用于实验研究中，通过有限元数值建模方法建立在不同的展开角度以及不同外形下的展开型定向杀伤战斗部模型，使用仿真软件进行仿真模拟，得到破片空间及速度分布的仿真值；同时通过实验研究方法进行测量，得到定向战斗部破片飞散的描述及控制，进一步分析总结在不同展开角度和外形条件下对破片飞散场及速度的影响规律。最后通过得到的结论对展开式定向战斗部在不同的作战环境中得到最大的毁伤效应。
1.1.2 展开式定向战斗部概述
作为一种新式的定向战斗部，展开式定向战斗部作战原理可以简化为：辅装药的引爆将定向战斗部展开成一定角度，到达对目标的作战位置后，引信根据传输的起爆信号自动选择起爆方位，将有效杀伤破片全部投掷到目标方向上，造成大量的毁伤效应，大大地提高对目标的杀伤概率。1973年美国的David D. Abernathy提出了展开式定向战斗部的典型结构[3]，即将圆柱形的战斗部划分为四个由铰链互相铰接的扇形体，预制破片均匀的排列在各扇形体的圆弧表面上，各个扇形体之间采用隔爆层分隔，利用隔爆层中紧靠两个铰链的地方各自安放一个小型聚能炸药，沿着扇形体两个平面中心各有一个连接用于起爆该扇形体形状的主装药传爆管，此外在靠近中心有与战斗部等长的片状装药，两铰链间有一压电晶体。当战斗部由辅装药的起爆展开到一定角度并确定要攻击的位置后，远离攻击位置的一侧小聚能炸药率先起爆，同时切断连接扇形体的两个铰链。同一时间，此处的片状装药也起爆，使四个扇形体以剩下的三对铰链为中心为轴展开，达到最佳攻击位置后，压电晶体受压并产生高电流高电压冲击给传爆管，引爆主炸药，使破片飞向指定的目标方位去。其结构示意图如图1.1所示。
图1.1 展开型定向战斗部结构分布图
展开式定向战斗部具有许多优点，由于其战斗部没有采用径向均匀分布型的设计理论，只保留了圆柱形的外壳。在理论上能够充分的将破片作用向目标，杀伤、毁伤能力强。此外，展开式定向战斗部可以根据作战目标性质不同等来改变作战弹药载体的类型，从而适用范围广，适应于多种作战环境。但是由于展开式定向战斗部的展开过程所使用的小聚能炸药起爆时可能会影响主炸药的起爆，因而在小聚能炸药爆炸时，对主炸药的抗干扰能力要求强。此外，对于展开角度的问题中，小聚能炸药的量问题以及在不同展开角度的特定条件下破片的分布区域问题也影响着毁伤的效果。因而采用展开式定向战斗部进行预制破片飞散的研究也尤为重要。
1.1.3 破片飞散特性概述
破片飞散特性是评估杀伤战斗部毁伤威力的重要依据，通常分为破片飞散速度和飞散角度。由于现在用于作战的杀伤毁伤战斗部破片向外飞散方式一般为发散型，在战斗部爆炸后破片飞散角周围所形成的破片分布区间是均匀分布扩散，且破片扩散分布范围比较大，同时随着动态飞散角度的的增加而变大[4]。破片在飞散过程中，破片的最小速度开始渐渐减小，最大速度逐渐趋于稳定，速度的分布范围减小，速度的标准差也减小；即破片在飞散过程中，速度的变化呈现出均匀分布的趋势；另外速度在开始较短时间段内不断变大，前期速度增长快，后期逐渐减弱，直至速度出现最大值。对于破片空间分布角度而言，破片在飞散过程中基本沿着战斗部表面法向分布的，且破片的空间分布角度变化不大。在飞散角度趋于稳定时，飞散角度开始呈现扩散的变化，且破片空间分布范围越来越大。
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