丁振東, 王團(tuán)盟

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魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

丁振東1, 王團(tuán)盟2

(1. 海軍裝備部西安局, 陜西西安, 710054; 2. 中國船舶重工集團(tuán)公司第705研究所, 陜西西安, 710077)

從魚雷戰(zhàn)斗部威力評估的特殊性入手, 綜合分析了國內(nèi)外魚雷戰(zhàn)斗部威力評估的現(xiàn)狀和評估方法, 針對魚雷戰(zhàn)斗部毀傷威力與目標(biāo)易損性研究結(jié)合程度欠佳, 以及魚雷戰(zhàn)斗部在威力參數(shù)轉(zhuǎn)化、信息庫建立、軟殺傷、威力考核指標(biāo)、威力評估標(biāo)準(zhǔn)等方面出現(xiàn)的問題, 提出了合理化建議, 同時(shí)探討了國內(nèi)魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)的研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

魚雷戰(zhàn)斗部; 威力; 毀傷; 評估

0 引言

魚雷作為海戰(zhàn)主要武器之一, 從問世到現(xiàn)在已有100多年的歷史, 魚雷技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了艦艇技術(shù)的發(fā)展和革新, 艦艇的攻擊能力及防爆性能都有所增強(qiáng)。在此形勢下, 發(fā)展新型魚雷, 提高魚雷戰(zhàn)斗部的毀傷威力倍受各國重視。在“矛”與“盾”的對抗和不斷突破中, 魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)得到了空前的重視和發(fā)展。提高“矛”對“盾”的作戰(zhàn)效能, 針對不同類型的魚雷戰(zhàn)斗部和具體的水中目標(biāo), 量化評估戰(zhàn)斗部威力, 以威力評估促進(jìn)新品設(shè)計(jì), 新品威力必須進(jìn)行科學(xué)評估成為魚雷戰(zhàn)斗部技術(shù)發(fā)展的又一階段。

1 魚雷戰(zhàn)斗部威力評估的特殊性及現(xiàn)狀

1.1 特殊性

魚雷戰(zhàn)斗部對目標(biāo)的爆炸作用是在水介質(zhì)中進(jìn)行, 水中的爆炸現(xiàn)象和破壞機(jī)理與空氣中存在很大區(qū)別, 試驗(yàn)難度大, 影響因素多, 給試驗(yàn)測試和威力評估帶來了一定困難。戰(zhàn)斗部在水中實(shí)際爆炸情況要復(fù)雜得多, 因?yàn)樗橘|(zhì)都有自由表面和水底陸地存在, 再加上水中目標(biāo), 使得水中沖擊波稀疏波與壓縮波的傳播起了變化[1]。由于水中爆炸的特殊性, 缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)與評估技術(shù), 戰(zhàn)斗部僅在魚雷研制階段進(jìn)行有限的陸上靜爆試驗(yàn), 對其爆轟的完全性和沖擊波壓力進(jìn)行試驗(yàn)和測試具有很大的局限性。

1.2 國外現(xiàn)狀

國外武器毀傷評估研究工作做的較好的國家主要有美國、俄羅斯、德國、英國、荷蘭及日本等國家。其中, 美國于20世紀(jì)40年代最早啟動(dòng)研究工作, 擁有世界上任意目標(biāo)的毀傷模型, 數(shù)據(jù)庫非常豐富。常規(guī)武器戰(zhàn)斗部威力評估研究在二戰(zhàn)后就已開展, 上世紀(jì)80年代以來, 隨著計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展, 借助于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展, 出現(xiàn)了新的評估方法[2]。在過去的幾十年中, 美國、俄羅斯等軍事大國一直在比較全面地開展魚雷戰(zhàn)斗部試驗(yàn)與評估技術(shù)研究, 在理論和方法上都取得了較大進(jìn)展, 積累了大量數(shù)據(jù), 對各種目標(biāo)毀傷模式研究較透徹, 為爆炸、侵徹、水下干擾等毀傷或軟殺傷機(jī)理研究建立了較完善的基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)與評估系統(tǒng)。近年來, 發(fā)達(dá)國家積極開發(fā)通用易損性/殺傷力模型, 以德國為代表的歐洲國家也非常重視毀傷評估的研究工作, 研究成果多樣, 其中以德國IABG公司的UniVeMo通用易損性模型[3]最為先進(jìn), 此類工作的開展, 大力促進(jìn)了魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)的發(fā)展。

1.3 國內(nèi)現(xiàn)狀

魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)研究在我國開展較晚, 至今還沒有建立完備的魚雷戰(zhàn)斗部威力評估體系和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 評估的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步提高, 評估方法多樣, 戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn)一般參照GJB2425-1995《常規(guī)兵器戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn)方法》和CB1238-1993《魚雷戰(zhàn)斗部靜爆試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合具體實(shí)際進(jìn)行。戰(zhàn)斗部威力與艦船抗爆性研究作為一個(gè)問題的兩個(gè)方面, 艦船等水中目標(biāo)抗爆性研究取得了一定的成果, 并制定出相應(yīng)的毀傷準(zhǔn)則。水面艦船的生命力評估多以等損傷面、塑性變形或塑性應(yīng)變?yōu)閾p傷參數(shù)來建立標(biāo)準(zhǔn)。對于完整船體結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)載荷作用下的強(qiáng)度, GJB4000-2000《艦船通用規(guī)范》已規(guī)定總縱彎曲應(yīng)力強(qiáng)度和極限強(qiáng)度衡準(zhǔn), 對于水下爆炸等武器攻擊下的艦體結(jié)構(gòu)抗毀傷能力(強(qiáng)度)的表征方法, 目前尚無規(guī)范可循[4]。

魚雷戰(zhàn)斗部威力評估研究時(shí), 常用一定厚度的金屬靶板代替水中典型目標(biāo)的局部結(jié)構(gòu), 忽略了整船或整艇的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及其在爆炸載荷作用下的響應(yīng), 對生物和儀表設(shè)備的威力評估開展較少。艦船抗爆性研究方面, 對魚雷戰(zhàn)斗部的威力基本還停留在“藥包”階段, 忽視了戰(zhàn)斗部類型、起爆方式和雷目交會(huì)方式等因素的影響。對于其他水中目標(biāo), 如來襲魚雷、無人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的抗爆性研究則剛剛起步。

2 魚雷戰(zhàn)斗部威力評估方法

2.1 理論評估

2.1.1 經(jīng)驗(yàn)公式

進(jìn)行爆炸毀傷效果的初步評估時(shí), 可以選取工程上常用的一些經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行, 計(jì)算水中沖擊波峰值壓強(qiáng)、沖擊波能、沖擊波沖量、氣泡能及水下爆炸能量等, 常用的水中沖擊波峰值壓強(qiáng)計(jì)算如式(1), 水下爆炸氣泡能計(jì)算如式(2)。采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行評估雖然比較簡單, 但有適用條件且精度較差, 不適合要求高的情況。

為了獲得比較準(zhǔn)確的評估結(jié)果, 需要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算或者試驗(yàn)研究。如式(1), 一般適用于球形TNT裝藥, 對于該式用于其他種類裝藥的可行性問題, 國內(nèi)曾進(jìn)行過兩種不同裝藥的對比試驗(yàn)。結(jié)果表明, 不能用“某種炸藥的TNT當(dāng)量”代替式中的, 并套用該式來計(jì)算, 而且武器彈藥基本不采用球形裝藥。所以, 采用式(1)計(jì)算出的水中沖擊波峰值壓強(qiáng)只能進(jìn)行參考。

式(2)也是如此, 其計(jì)算結(jié)果在工程上只能用作參考, 且不同的經(jīng)驗(yàn)公式適用范圍和計(jì)算結(jié)果也有差別。

2.1.2 評估模型

魚雷戰(zhàn)斗部對目標(biāo)破壞效果的評估首先需要建立破壞效果的評估模型, 從評估實(shí)現(xiàn)方法上可分為評估的數(shù)學(xué)模型、仿真模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｔu估模型涉及到目標(biāo)易損性、戰(zhàn)斗部威力、雷目作用方式以及毀傷準(zhǔn)則4個(gè)方面的內(nèi)容。

1) 目標(biāo)易損性

根據(jù)魚雷打擊的主要目標(biāo), 如水面艦船、潛艇、來襲魚雷、UUV等, 有針對性的識別目標(biāo)及其易損部位并進(jìn)行目標(biāo)易損性分析, 如魚雷戰(zhàn)斗部攻擊部位是水面艦船的艦面以下部位, 在進(jìn)行水面艦船的局部破壞研究時(shí), 應(yīng)該以水面艦船舷側(cè)及底部作為研究對象, 從強(qiáng)度來講, 水面艦船的中后部位較為薄弱, 屬易損部位。

2) 戰(zhàn)斗部威力

戰(zhàn)斗部威力主要由裝藥品種、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)及作用環(huán)境等因素決定, 而且不同類型的戰(zhàn)斗部對水中目標(biāo)的作用方式不同, 描述威力特征的參數(shù)也不同。描述魚雷戰(zhàn)斗部的威力指標(biāo), 首先對戰(zhàn)斗部依據(jù)其作用類型分類, 然后對每一類型戰(zhàn)斗部的威力指標(biāo)分別進(jìn)行描述。

3) 雷目作用方式

魚雷戰(zhàn)斗部對水中目標(biāo)的爆炸破壞效果, 不僅取決于目標(biāo)易損性與戰(zhàn)斗部威力, 雷目交會(huì)方式也有決定性作用。當(dāng)水中目標(biāo)距離戰(zhàn)斗部較遠(yuǎn)時(shí)(一般大于10倍裝藥口徑), 其主要破壞是由沖擊波與氣泡脈動(dòng)引起的, 而戰(zhàn)斗部在遠(yuǎn)場時(shí)沖擊波與氣泡近似為對稱分布, 可以不考慮雷目交會(huì)的方位。當(dāng)水中目標(biāo)處于戰(zhàn)斗部接觸爆炸范圍內(nèi)時(shí), 爆炸產(chǎn)物尤其是自鍛彈丸對目標(biāo)的作用具有方位性, 垂直指向目標(biāo)時(shí), 可以對目標(biāo)產(chǎn)生侵徹貫穿破壞, 當(dāng)侵斜角度大于30時(shí), 侵徹貫穿破壞效果將會(huì)嚴(yán)重減弱。

4) 毀傷準(zhǔn)則

目標(biāo)的毀傷準(zhǔn)則是目標(biāo)毀傷評估的基礎(chǔ), 對于大型水面艦船這樣的系統(tǒng)目標(biāo), 毀傷評估的關(guān)鍵在于如何根據(jù)目標(biāo)物理毀傷程度, 研究對應(yīng)條件下功能的喪失程度, 目標(biāo)類型不同, 毀傷準(zhǔn)則不同。

2.2 試驗(yàn)評估

對于魚雷戰(zhàn)斗部來說, 無論是在方案論證階段、工程研制階段還是定型階段, 試驗(yàn)都是必不可少的。魚雷戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn)有很多方法, 從受試對象的幾何尺寸上可分為縮比模型試驗(yàn)和全尺寸模型試驗(yàn); 從試驗(yàn)環(huán)境上可分為陸上爆炸試驗(yàn)和水中爆炸試驗(yàn); 從試驗(yàn)狀態(tài)上可分為靜爆試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn); 從受試對象的口徑或裝藥量可分為輕型魚雷戰(zhàn)斗部、重型魚雷戰(zhàn)斗部和其他魚雷戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn); 從受試對象的類型上可分為爆轟戰(zhàn)斗部、聚能戰(zhàn)斗部以及其他類型戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn); 還可根據(jù)魚雷自身屬性和打擊目標(biāo)的差異更細(xì)地劃分試驗(yàn)方法。

采用試驗(yàn)評估時(shí), 毀傷效應(yīng)動(dòng)態(tài)測試技術(shù)以及所選用的傳感器對試驗(yàn)評估結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。美國PCB公司生產(chǎn)的138系列水下爆炸沖擊波傳感器具有較好的密封性, 且為體積敏感性, 對安裝方向沒有要求, 現(xiàn)在已經(jīng)被眾多國家和機(jī)構(gòu)廣泛用于水下爆炸壓力測試中。目前除了PCB公司138系列傳感器外, 英國防務(wù)研究局(defence research agency, DRA)生產(chǎn)的AWETR2-500、美國海軍水面戰(zhàn)中心(naval surface warfare center, NSWC)生產(chǎn)的NOL系列及德國MOD生產(chǎn)的WTD-4000也是自由場壓力傳感器。日本研究人員Kenji Murata和Daiki HASEGAWA等人在1997~2005年間對聚偏氟乙烯(polyvinylidence fluoride, PVDF)壓電薄膜應(yīng)用于自由場壓力測量進(jìn)行了一系列的研究[5-6]。我國利用PVDF壓電薄膜進(jìn)行近場壓力測量, 并取得了一定的成果。PCB系列傳感器及PVDF壓電薄膜傳感器已經(jīng)成為我國魚雷戰(zhàn)斗部毀傷效應(yīng)測試試驗(yàn)用的主要傳感器。

2.2.1 縮比模型試驗(yàn)與全尺寸模型試驗(yàn)

根據(jù)炸藥水中爆炸相似律可知, 當(dāng)戰(zhàn)斗部幾何尺寸以及測試距離按照相同的比例縮放時(shí), 在對應(yīng)位置處所測得的沖擊波參數(shù)不變, 目標(biāo)靶板的毀傷效果也十分接近。在進(jìn)行魚雷戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn)與評估技術(shù)研究時(shí), 通常采用按一定比例縮小的模型代替原型試驗(yàn), 以取得工程設(shè)計(jì)或毀傷效應(yīng)分析中所需的各種數(shù)據(jù)或探求具體工程技術(shù)問題中有關(guān)物理量間的定性關(guān)系, 然后通過全尺寸模型試驗(yàn)進(jìn)行威力評估驗(yàn)證。對于相同的目標(biāo)靶板, 戰(zhàn)斗部尺寸、沖擊波壓力測點(diǎn)距離、目標(biāo)靶板距離采用相同的縮比尺度時(shí), 沖擊波壓力參數(shù)以及對目標(biāo)的毀傷效應(yīng)都符合相似律[7]。

2.2.2 陸上爆炸試驗(yàn)與水中爆炸試驗(yàn)

受試驗(yàn)環(huán)境和條件限制, 世界上魚雷研制國家評估戰(zhàn)斗部威力最常采用的方法是陸上靜爆試驗(yàn), 新型戰(zhàn)斗部威力考核試驗(yàn)通常都有陸上靜爆試驗(yàn)這一項(xiàng)。陸上試驗(yàn)主要測試爆炸沖擊波近場超壓、目標(biāo)靶毀傷效應(yīng)等參數(shù)。魚雷作為水中兵器, 水中爆炸試驗(yàn)更具有真實(shí)性, 但水中試驗(yàn)實(shí)施困難, 耗資較大, 一般作為陸上爆炸試驗(yàn)的補(bǔ)充和陸上試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。

魚雷戰(zhàn)斗部水中威力試驗(yàn)主要測試水下沖擊波能、氣泡能、超壓、沖量及能量密度等參數(shù)。水中爆炸一般選取專業(yè)爆炸水池、大型水庫或在海中進(jìn)行, 由于海況復(fù)雜, 測試范圍龐大, 各種測試傳感器難以布置, 動(dòng)態(tài)下戰(zhàn)斗部爆炸近場和遠(yuǎn)場位置很難具體確定, 試驗(yàn)費(fèi)用昂貴, 大裝藥量的魚雷戰(zhàn)斗部在海中測試威力試驗(yàn)在我國較少開展。

2.2.3 靜爆試驗(yàn)與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

靜爆試驗(yàn)是魚雷戰(zhàn)斗部威力評估最常采用的試驗(yàn)方式, 不論試驗(yàn)在陸上還是在水中進(jìn)行, 靜爆試驗(yàn)相對易于組織實(shí)施, 戰(zhàn)斗部樣機(jī)、效應(yīng)靶、傳感器、試驗(yàn)裝置和各種測試設(shè)備的布置、固定比較方便。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)要產(chǎn)生魚雷和目標(biāo)的相對運(yùn)動(dòng)速度, 在魚雷無自身動(dòng)力的情況下需要依靠外界條件來實(shí)現(xiàn), 如陸上試驗(yàn)需要火箭撬或跌落臺架等設(shè)施, 相對速度需根據(jù)雷目交會(huì)條件和交會(huì)姿態(tài)等因素確定。在水中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)爆炸試驗(yàn)難度更大, 一般需要戰(zhàn)雷海中實(shí)航爆炸試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。

2.2.4 戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn)

爆轟戰(zhàn)斗部和聚能戰(zhàn)斗部是世界各國魚雷最常采用的戰(zhàn)斗部類型, 一般重型或超重型魚雷采用爆轟戰(zhàn)斗部, 如美國的MK48、意大利的BLACK SHARK、德國的DM2A4 SEAHAKE、俄羅斯的65型魚雷。輕型魚雷則兩種類型戰(zhàn)斗部都有, 如法國、意大利聯(lián)合研制的MU90、美國的MK50采用聚能戰(zhàn)斗部, 美國的MK54、意大利A244/S采用爆轟戰(zhàn)斗部。爆轟戰(zhàn)斗部對目標(biāo)的毀傷主要通過沖擊波和氣泡脈動(dòng), 目標(biāo)靶的毀傷效應(yīng)主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng), 如變形、振動(dòng)、撕裂等, 主要測試參數(shù)除了沖擊波能、氣泡能等之外, 還有靶板厚度、應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)及頻響等。聚能戰(zhàn)斗部除了炸藥產(chǎn)生的沖擊波、氣泡脈動(dòng)等殺傷目標(biāo)外, 主要靠爆炸后產(chǎn)生的自鍛彈丸侵徹目標(biāo), 在目標(biāo)殼體上形成貫穿式孔洞, 孔洞周圍的殼體強(qiáng)度會(huì)降低并在艦艇進(jìn)水下沉中逐步擴(kuò)展, 自鍛彈丸還可使艦艇內(nèi)部彈藥、設(shè)備和人員等遭受重創(chuàng)。聚能戰(zhàn)斗部威力評估除了采用爆轟戰(zhàn)斗部威力評估的手段外, 還需測試藥型罩形成射流的速度、外形、對靶板的侵徹口徑、深度、后效應(yīng)等參數(shù)。

2.2.5 其他試驗(yàn)評估

其他魚雷戰(zhàn)斗部威力評估試驗(yàn)主要針對特定的魚雷和其打擊目標(biāo)而定, 如超空泡魚雷, 最高速度可到200 ~400 kn, 打擊目標(biāo)時(shí)除了戰(zhàn)斗部爆炸威力外, 其強(qiáng)大的動(dòng)能對目標(biāo)可產(chǎn)生巨大撞擊, 加劇了目標(biāo)的毀傷效果。反魚雷魚雷是一種主動(dòng)搜尋并攔擊來襲魚雷的武器, 其戰(zhàn)斗部對來襲魚雷的毀傷特點(diǎn)及來襲魚雷的易損特性研究與傳統(tǒng)魚雷評估技術(shù)有一定差別。近年來, 新研制型號魚雷定型前需要開展戰(zhàn)雷實(shí)航打靶試驗(yàn), 該試驗(yàn)在水中動(dòng)態(tài)開展, 并有相應(yīng)目標(biāo)作為打擊對象, 是對戰(zhàn)斗部威力進(jìn)行評估的最直接有效的方式。

2.3 仿真評估

爆炸試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)昂貴、實(shí)驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜, 很難從根本上使爆炸沖擊問題得到完全的解決, 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展彌補(bǔ)了這方面的不足?，F(xiàn)在許多流行的動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件不但集成了第三方水中爆炸沖擊分析(underwater shock analysis, USA)模塊, 還擁有Euler、ALE、Lagrange以及SPH等多種求解器。求解器之間可以進(jìn)行耦合計(jì)算, 能夠用來解決固體、流體、氣體以及它們相互作用帶來的高度非線性問題, 可以較好地解決水中爆炸模擬涉及的炸藥爆炸膨脹、氣泡脈動(dòng)、結(jié)構(gòu)破壞等大變形問題。

國外對毀傷評估仿真工具的研究已有數(shù)十年歷史, 并一直在不斷改進(jìn)中。其中, 美國目前應(yīng)用的是2013年投入使用的模塊化易損性評估套件3(modular unix-based vulnerability estimation suite3, MUVES 3), 此前用的是20世紀(jì)80年代開發(fā)的MUVES 2[8]。目前在近場和遠(yuǎn)場爆炸、氣泡脈動(dòng)模擬方面的軟件主要有ANSYS/LS-DYNA、DYTRAN-2D/3D、ABAQUS和AUTODYN等。

3 魚雷戰(zhàn)斗部威力評估

3.1 戰(zhàn)斗部不同試驗(yàn)方法下威力參數(shù)轉(zhuǎn)化關(guān)系的確定

研究方法的確定對魚雷戰(zhàn)斗部威力評估至關(guān)重要。參考目標(biāo)易損性分析與裝備戰(zhàn)場損傷評估研究較為先進(jìn)的美國、瑞典等國家, 進(jìn)行裝備戰(zhàn)場損傷評估研究, 應(yīng)瞄準(zhǔn)隨機(jī)點(diǎn)爆炸分析與降階態(tài)評估方法, 能給出裝備部件損傷的封閉式全域分布[9-10]。

試驗(yàn)是戰(zhàn)斗部威力評估最直接有效的方法, 也是在定型階段對魚雷戰(zhàn)斗部威力性能鑒定的唯一依據(jù)。隨著測試技術(shù)的發(fā)展, 精確測試戰(zhàn)斗部毀傷參數(shù)已經(jīng)不存在太多困難。但戰(zhàn)斗部威力評估試驗(yàn)方法眾多, 且多為幾種試驗(yàn)方式的組合, 戰(zhàn)斗部威力試驗(yàn)評估流程見圖1, 對不同試驗(yàn)方法下測得的威力參數(shù)之間轉(zhuǎn)化關(guān)系的確定就顯得尤為重要。雖然裝藥在空氣中爆炸以及在水中爆炸存在著相似律, 但在戰(zhàn)斗部工程應(yīng)用方面仍有諸多現(xiàn)實(shí)困難, 如試驗(yàn)環(huán)境、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、戰(zhàn)斗部及目標(biāo)靶的尺寸效應(yīng)、最深達(dá)1 000 m的海水背壓等因素的綜合影響下, 模擬試驗(yàn)與實(shí)戰(zhàn)條件下的戰(zhàn)斗部威力參數(shù)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系成為魚雷戰(zhàn)斗部威力評估需重視的問題之一。

3.2 水中目標(biāo)抗爆信息庫的建立

僅僅掌握戰(zhàn)斗部的威力還不夠, 在“矛”與“盾”的對抗中, 水中目標(biāo)抗爆性研究也是戰(zhàn)斗部威力評估的重要內(nèi)容之一。水中兵器和艦艇裝備由不同單位研制, 雖然國內(nèi)眾多單位在不同領(lǐng)域分別對水中爆炸毀傷機(jī)理和艦船抗爆性開展了相關(guān)研究, 但相關(guān)單位之間有效信息的溝通和交流還需加強(qiáng)。發(fā)達(dá)國家相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展出于技術(shù)保密等原因, 獲知較少。所以, 建立水中目標(biāo)抗爆信息庫, 尤其是國內(nèi)外主流艦艇裝備的抗爆信息庫, 成為魚雷戰(zhàn)斗部威力評估需重視的另一問題。

3.3 生物、儀表設(shè)備損傷效應(yīng)信息庫的建立

以往, 魚雷戰(zhàn)斗部威力評估更注重其硬殺傷威力和對水中目標(biāo)本身毀傷效應(yīng)的研究, 對生物、儀表設(shè)備在魚雷戰(zhàn)斗部爆炸作用下的損傷效應(yīng)研究力度不夠。從1979年到2005年, 美國陸軍醫(yī)學(xué)研究與裝備司令部(US army medical research and materiel command, USAMRMC)開展了軍事作業(yè)能力醫(yī)學(xué)保障研究項(xiàng)目, 歷時(shí)25年, 開展了對2 000余只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究, 對爆炸傷的損傷因素進(jìn)行了分類, 建立了4代爆炸傷評估模型[11-13]。從文獻(xiàn)[14]~[16]可知, 我國目前的武器定型試驗(yàn)中尚未將生物殺傷效應(yīng)評估列入法定程序, 在武器殺傷生物效應(yīng)評估方面國內(nèi)部分單位開展了相關(guān)研究, 并初步建立了武器生物損傷效應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫, 但對魚雷戰(zhàn)斗部在水中對生物的損傷效應(yīng)研究, 尤其是在射流侵徹條件下的損傷效應(yīng)研究還沒有報(bào)道。在魚雷戰(zhàn)斗部爆炸作用下艦艇儀表設(shè)備的損傷效應(yīng)研究(尤其是試驗(yàn)研究)受多種條件制約, 還沒有系統(tǒng)地開展, 在對目標(biāo)的軟殺傷研究方面還比較薄弱。為此, 建立生物、儀表設(shè)備在魚雷戰(zhàn)斗部爆炸作用下?lián)p傷效應(yīng)信息庫成為戰(zhàn)斗部威力評估的當(dāng)務(wù)之急。

3.4 戰(zhàn)斗部毀傷威力考核指標(biāo)的科學(xué)制定

縱觀國內(nèi)外魚雷戰(zhàn)斗部, 重型魚雷戰(zhàn)斗部裝藥量一般在200~300 kg之間, 裝藥品種以PBX類高能炸藥居多, 輕型魚雷戰(zhàn)斗部裝藥量一般在35~60 kg之間, 以45 kg左右居多, 裝藥品種根據(jù)戰(zhàn)斗部類型不同而差異較大, 但均為高能炸藥, 有的還為鈍感炸藥。不論是重型魚雷還是輕型魚雷, 戰(zhàn)斗部裝藥量和裝藥品種等主要參數(shù)差異較大, 戰(zhàn)斗部毀傷威力考核指標(biāo)也必然不同, 如果是聚能戰(zhàn)斗部, 則爆炸形成的聚能射流對目標(biāo)殼體造成的侵徹孔洞尺寸和侵徹深度也不盡相同。因此, 在明確戰(zhàn)斗部自身毀傷特點(diǎn)和打擊目標(biāo)抗爆特性后, 根據(jù)魚雷作戰(zhàn)使命和毀傷要求, 科學(xué)制定不同類型的戰(zhàn)斗部毀傷威力考核指標(biāo), 成為魚雷戰(zhàn)斗部威力評估需重視的第4個(gè)問題。

3.5 戰(zhàn)斗部威力評估標(biāo)準(zhǔn)的制定

通過對魚雷戰(zhàn)斗部威力和水中目標(biāo)易損性的研究, 摒棄以往單一研究“矛”或“盾”的工作模式, 結(jié)合不同戰(zhàn)斗部威力考核方式和數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果, 制定規(guī)范的魚雷戰(zhàn)斗部威力評估標(biāo)準(zhǔn), 將對魚雷乃至其他水中兵器戰(zhàn)斗部的威力評估技術(shù)發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用, 需引起足夠重視。

4 結(jié)束語

魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)對魚雷總體戰(zhàn)技指標(biāo)的制定和新型戰(zhàn)斗部的研制意義重大, 對武器裝備間的對抗升級具有指導(dǎo)作用。我國當(dāng)前的魚雷戰(zhàn)斗部威力評估技術(shù)研究雖然取得了一定的成績, 但距發(fā)達(dá)國家的水平還有較大差距, 評估標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和評估結(jié)果的準(zhǔn)確性還有待提高, 實(shí)戰(zhàn)化的威力評估亟待加強(qiáng), 戰(zhàn)斗部軟殺傷威力評估應(yīng)得到足夠的重視, 威力評估的體系化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化建設(shè)是未來發(fā)展的重點(diǎn)。

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Current Situation and Development of Torpedo Warhead Power Assessment Technology

DING Zhen-dong1, WANG Tuan-meng2

(1. Xi′an Representative Bureau, Naval Armament Department, Xi′an 710054, China; 2. The 705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi′an 710077, China)

This paper comprehensively analyzes the present situation and assessment methods of torpedo warhead power both at home and abroad with respect to the particularity of torpedo warhead power assessment. Some suggestions are put forward aiming at such problems existing in power parameters transformation of torpedo warhead, information database establishment, soft-killing, power assessment index, power evaluation criterion, etc. as well as the problem that the combination of damage power of torpedo warhead and target vulnerability is insufficient in research. The emphases and development trends of torpedo warhead power assessment in China are discussed in this paper.

torpedo warhead; power; damage; assessment

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.01.008

TJ630.1; TJ410.1

A

1673-1948(2016)01-0037-06

2015-10-19;

2015-12-06.

丁振東(1961-), 男, 高級工程師, 主要研究方向?yàn)轸~雷裝備管理.

(責(zé)任編輯: 楊力軍)