吳鋒，孔毓琦，柳科學(xué)，李曉峰

（73011部隊(duì)裝備部軍械裝甲處，浙江湖州 313006）

0 引言

目前在防空反導(dǎo)彈藥上廣泛應(yīng)用的戰(zhàn)斗部形式有預(yù)制破片、連續(xù)桿式戰(zhàn)斗部等類型，這類戰(zhàn)斗部具有破片數(shù)量多，破片場(chǎng)分布理想、命中率高的優(yōu)點(diǎn)［1］。但對(duì)于直徑一般較小的近程防空反導(dǎo)彈藥來說，使用上述類型戰(zhàn)斗部來達(dá)成有效毀傷來襲導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部的任務(wù)，則存在明顯的困難。小直徑防空彈藥受總質(zhì)量和內(nèi)部空間限制，配用的戰(zhàn)斗部尺寸小且裝藥少，這就導(dǎo)致預(yù)制破片式戰(zhàn)斗部和連續(xù)桿式戰(zhàn)斗部的單個(gè)破片的動(dòng)能較小，不足以穿透來襲戰(zhàn)斗部的厚殼體，雖然命中卻不能使之徹底失效的問題，所以必須采用新的方法來解決。

MEFP又稱多彈頭爆炸成型彈丸是multiple explosively formed projectile的簡稱，與一般的預(yù)制破片戰(zhàn)斗部技術(shù)相比，它具有對(duì)目標(biāo)打擊毀傷率高、遠(yuǎn)距離打擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)［2］。其藥形罩通常都被設(shè)計(jì)成能形成多個(gè)帶凹槽的裝藥結(jié)構(gòu)，在炸藥爆轟時(shí)聚能效應(yīng)的作用下，可以形成多個(gè)質(zhì)量較大并且速度較高的EFP彈丸，從而對(duì)目標(biāo)實(shí)施有效的攻擊［3］。

1 MEFP戰(zhàn)斗部爆炸成型過程仿真

1.1 仿真模型的建立

本文的仿真模型如圖1所示:戰(zhàn)斗部沿軸向布置馬鞍狀的MEFP藥形罩，每列6個(gè)，藥形罩截面為變壁厚球缺形式。使用顯式動(dòng)力學(xué)分析軟件AUTODYN-3D建立的模型（圖1）。其中MEFP藥形罩，內(nèi)部裝藥和端蓋均采用ALE算法以滿足爆炸成型過程中大變形的要求。為避免端點(diǎn)起爆條件下導(dǎo)致的EFP飛散時(shí)軸向速度差過大，分布場(chǎng)難以控制的問題，采用沿軸向中心線起爆方式。仿真過程中10 μs停止炸藥作用，全部成型過程在100 μs內(nèi)結(jié)束。為簡化建模過程，對(duì)列與列之間的EFP連接進(jìn)行了斷開處理。

圖1 仿真模型

1.2 仿真模擬過程

方案單個(gè)破片的成型過程如圖2所示。

在炸藥起爆后藥形罩的兩端首先開始出現(xiàn)彈性變形，隨著爆炸作用的延續(xù)，在爆轟產(chǎn)物和爆轟壓力的作用下，罩頂微元開始被壓垮變形并流向藥形罩的對(duì)稱中心，這個(gè)時(shí)候藥形罩也同時(shí)被壓垮和變形，于是整個(gè)藥形罩就開始向前運(yùn)動(dòng)［4］。

圖2 破片成型過程圖

1.3 仿真試驗(yàn)結(jié)果

該方案單個(gè)破片的速度和質(zhì)量變化過程如圖3和圖4所示。

圖3 成型過程速度－時(shí)間圖

圖4 成型過程質(zhì)量－時(shí)間圖

由圖3可以得知，破片在10 μs時(shí)速度基本達(dá)到最大值1 897.7 m/s。同時(shí)由圖4可知:優(yōu)化方案的單個(gè)成型彈丸的質(zhì)量達(dá)到將近13 g，明顯高于普通預(yù)制破片的質(zhì)量。

1.4 EFP侵徹鋼靶威力仿真

現(xiàn)取10 mm的45鋼作為靶板，以仿真形成的質(zhì)量約為13 g，速度為1 897.7 m/s的EFP作為彈丸，運(yùn)用AUTODYN軟件對(duì)EFP侵徹靶板的毀傷過程進(jìn)行模擬和仿真，以此來驗(yàn)證EFP的侵徹性能。其侵徹過程如圖5所示。

通過數(shù)值仿真分析，可以得出結(jié)論:MEFP戰(zhàn)斗部形成的EFP能對(duì)10 mm的45鋼靶進(jìn)行有效侵徹，可以對(duì)戰(zhàn)斗部造成穿孔網(wǎng)狀破壞。由此可以看出，以EFP作為戰(zhàn)斗部來對(duì)巡航導(dǎo)彈進(jìn)行抗擊在毀傷效果上來看是完全可行的，并且EFP的穿孔比較大，進(jìn)入靶后的金屬比較多，在炸高合適的條件下甚至能引爆巡航導(dǎo)彈的裝藥，因此后效要比一般破片大很多，能更加有效的起到對(duì)巡航導(dǎo)彈的毀傷作用［5］。

2 MEFP毀傷效應(yīng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法

基于扇形靶試驗(yàn)方法，在MEFP戰(zhàn)斗部周圍一定半徑內(nèi)布置鋼制立靶來驗(yàn)證成型情況［6］。由前面對(duì)巡航導(dǎo)彈進(jìn)行等效得到該巡航導(dǎo)彈最大等效鋼靶厚度不超過10 mm，因此本文取10 mm的45鋼作為等效靶板進(jìn)行仿真分析。

試驗(yàn)布局和實(shí)物圖如圖6及圖7所示，試驗(yàn)彈被放置在高1.5 m的平臺(tái)上，引信朝上，在不同距離設(shè)置圓心角為60°的扇形靶板，靶高3 m，厚度為10 mm，彈丸爆炸后，統(tǒng)計(jì)各個(gè)靶板上的破片。

圖6 試驗(yàn)布局示意圖

圖7 試驗(yàn)實(shí)物布局圖

試驗(yàn)戰(zhàn)斗部如圖8所示，該戰(zhàn)斗部由8列MEFP藥形罩組成，藥形罩的尺寸形狀同優(yōu)化方案，中間空隙裝填8701炸藥且引爆方式為線起爆，兩端蓋上端蓋，外表殼體為鋁殼，而藥形罩實(shí)物圖如圖9所示。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

其試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

靶板為45鋼，鋼板表面劃分好區(qū)域以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)結(jié)果顯示該戰(zhàn)斗部形成的破片能有效穿透20 m處的等效鋼靶，靶板上留下的侵徹孔徑近似呈條狀，考慮到侵徹過程中，EFP會(huì)在靶板表面開坑和擴(kuò)口，從而導(dǎo)致侵徹孔洞稍大于成型彈丸的截面尺寸，使其開孔能力遠(yuǎn)大于預(yù)制破片型戰(zhàn)斗部的破片開孔能力，因此能對(duì)來襲的戰(zhàn)斗部造成更大的破壞［7］。

2.3 試驗(yàn)結(jié)論

1）該戰(zhàn)斗部形成的破片能有效穿透20 m外的10 mm等效鋼靶，靶板上留下的侵徹孔徑近似呈條狀，且破孔面積較大。

2）該戰(zhàn)斗部形成的破片目前只能對(duì)裝藥起到引燃作用，如果想要達(dá)到引爆的效果還需進(jìn)一步研究。

3 結(jié)語

本文主要對(duì)MEFP戰(zhàn)斗部方案進(jìn)行仿真，求得了其形成的EFP的相關(guān)參數(shù)，并對(duì)其能否有效侵徹10 cm的靶板進(jìn)行了模擬，接著利用具體試驗(yàn)來驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性，試驗(yàn)表明該方案戰(zhàn)斗部形成的破片能有效穿透20 m外的10 mm等效鋼靶，并且在一定情況下能引燃帶殼裝藥，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，這為下一步研究工作的開展奠定了一定的基礎(chǔ)

［1］秦友花，周聽清.爆炸成型彈丸的試驗(yàn)研究［J］.實(shí)驗(yàn)力學(xué).2002，17（2）:160-163.

［2］郭志俊，張樹才，林勇.藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)［J］.中國鉬業(yè).2005，（29）4:40-42.

［3］梁爭峰，胡煥性.爆炸成型彈丸技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.火炸藥學(xué)報(bào).2004（3）:65-70.

［4］王儒策，趙國志.彈丸終點(diǎn)效應(yīng)［M］.1版.北京:北京理工大學(xué)出版社，1993.

［5］王樹魁，貝靜芬，等譯.成型裝藥原理及其應(yīng)用［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1992.

［6］郭美芳.多模式戰(zhàn)斗部與起爆技術(shù)分析研究［J］.探測(cè)與控制學(xué)報(bào)，2005（1）.31-34.

［7］曹兵.EFP成型機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.南京航空航天大學(xué)博士后學(xué)位論文，2001.2.