致 谢 52
参考文献. 53
1 绪论 1.1 研究背景与意义 随着各种高新技术在弹药研究领域的应用, 弹药技术已得到了巨大的发展和进步[1],与此同时现代战争对弹药的射程、精度以及威力的要求也不断提高。传统常规弹药精度有很大局限性,往往只能通过“以量取胜”的方式,实现对目标的有效打击,而具有高精度、大威力的导弹,则由于其高昂的价格,通常只局限于对付少数的高价值目标。具有对目标进行搜索、探测、识别和选择,并对自身飞行姿态具有一定调节控制能力的灵巧弹药应运而生[2~3],目前已成为弹药领域的重要研究方向。灵巧弹药即具有传统弹药成本相对低廉,适用于多种发射平台的优点,同时又具备导弹高精度的优点,适用于对付各种次高价值目标,获得极高的消费比[4]。 末敏弹则是灵巧弹药家族中的重要一员,是一种“打了不用管”的智能弹药[5]。末敏弹可通过炮射、航空布撒器等多种武器平台,将母弹投射到敌方装甲目标上空,经过末敏子弹抛射与分离、源]自{优尔^*论\文}网·www.youerw.com/ 子弹减速减旋、稳态扫描、起爆 EFP战斗部的过程攻击目标[6]。EFP 战斗部起爆以后,在传感器作用距离上,爆炸生成密实的初速在 2000m/s以上的爆炸成型侵彻体,攻击目标薄弱的顶装甲或侧装甲,其穿甲厚度可达 1倍装药直径,因此对一般的装甲目标都有极高的毁伤效能。 从末敏弹的整个作用过程可以看出 EFP 战斗部是整个末敏弹系统打击目标的最终执行单元。为保证末敏弹战斗部在一定作用距离上有足够的穿甲能力,并能精确命中目标,必须要求所成型的EFP有足够大的速度以保证侵彻威力[7],良好的气动外形(大的长径比,形成带围裙的结构等)以保证飞行稳定性,小的散布,同时要求 EFP应尽可能密实,且不可出现拉断等现象。因此进行末敏弹EFP战斗部结构设计,获得造型良好,威力足够的 EFP有重要意义。 随着信息技术、光电技术以及新材料技术[8~10]被运用到EFP战斗部设计中,EFP战斗部技术已日趋成熟,为进一步提高 EFP战斗部的毁伤效能,尤其是针对软目标和技术兵种的毁伤效能,MEFP 战斗部技术正逐渐得到应用,并成为了 EFP 战斗部研究的一大热点。MEFP 与普通的单 EFP 战斗部相比,即保证了一定的毁伤效能,同时增加了 EFP数量,增大了毁伤面积,从而对防护能力较弱的软目标和技术兵种等有更高毁伤效果[11]。MEFP 战斗部药型罩布局是多种多样的,一般通过将药型罩加工成多个凹槽的结构[12],从而在爆轰波作用下成型出多个EFP。
由于 MEFP的机构较单EFP更为复杂,爆轰波对 MEFP 药型罩的作用过程也是非常复杂的。因此研究 MEFP 战斗部各结构参数对成型效果的影响,并对之进行优化设计,获得威力更大、散布小、造型良好的 MEFP,是 MEFP战斗部技术应用于实际急需解决的问题,对提高末敏弹附带毁伤能力有重要意义。 本课题以一种典型的直径为 150mm的末敏子弹药为研究对象,提出了一种可爆炸成型一个主 EFP和周向16个行星EFP 的末敏子弹药MEFP战斗部。并重点对其药型罩进行了结构优化,使最终成型 MEFP 能满足飞行稳定性、威力以及散布的要求。 1.2 末敏弹EFP 及 MEFP 战斗部研究现状 自1936年,美国人 R.W.WOOD在进行雷管实验时发现,通过在炸药上加装铜衬可爆炸成型密实弹丸以来。EFP战斗部技术经过近几十年的发展,已取得了巨大的进步,相关理论也日趋完善,并且随着计算机技术的飞速发展,流体动力学编码模拟技术、高精度数控加工技术以及新材料技术[2]的引入, 给EFP战斗部技术设计与制造提供了坚实的技术保障。这使设计者可以更加迅速的完成EFP的设计和效能评估,也为生产造型复杂的药形罩成为可能。目前 EFP战斗部技术已广泛应用各种武器平台。 国外的EFP战斗部技术已日趋成熟,并已有多个型号末敏弹系统进入研制和列装,其中以德国的 SMART末敏弹、美国的 SADAM末敏弹、法国和瑞典联合研制的 BONUS 末敏弹以及俄罗斯的 SPBE-D 末敏弹等最为著名,且在实战中展现的极为优越的作战效能[2][5][6]。 上世纪 90 年代以来,为弥补普通单 EFP 战斗部在命中数量和二次杀伤效能上的不足,美国等西方国家就开始对 MEFP 战斗部技术进行了大量深入的分析和实验,以使 EFP 战斗部技术更加适应现代战场的需要。国外学者在传统EFP 战斗部技术的基础上,通过大量的 MEFP 战斗部技术设计方案与成型机理的研究,提出了再通过在战斗部端部或周向布置多个药形罩,实现轴向或周向的MEFP.与一般单EFP战斗部技术相比, MEFP战斗部可形成多个爆炸成型弹丸,形成大的杀伤面积,对地面集群目标有极好的杀伤效果。 美国等西方国家在 MEFP 战斗部技术研究方面已取得了长足的进步,并有相应的产品研制成功。如美国的 AHM 武器系统,可爆炸成型 55 个球形穿甲弹丸,每个弹丸质量不小于 13g,初速可达 2300m/s[12]。由于所形成的弹丸初速高、数量大,因此即使在单个弹丸毁伤概率仅有 10%时,其总的毁伤概率也可达到 99.7%。英国的 AHM 反直升机地雷也采用了 MEFP 战斗部,地雷布设后,通过探测噪声信号,再利用红外传感器,捕获目标,起爆地雷,可形成多个威力足够的弹丸,对目标实现有效的毁伤。此外,德国的“鸬鹚”反间导弹战斗部通过在壳体表面布置药形罩,可爆炸形成 16 个高速弹丸,对直升机目标有巨大的杀伤威力[12]。