蔣建偉，彭嘉誠

（北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室, 北京100081）

隨著近年來制導(dǎo)控制與高效毀傷技術(shù)的飛速發(fā)展，精確制導(dǎo)與不敏感彈藥的組合在軍事強(qiáng)國各軍種中裝備的比例正在快速提升，具備精度高、體積小、速度快、威力大、抗打擊能力強(qiáng)等特點，對軍事堡壘、大型艦艇、防御工事等高價值目標(biāo)產(chǎn)生極大威脅。傳統(tǒng)防空反導(dǎo)彈藥常使用的預(yù)制破片、桿條類等殺傷戰(zhàn)斗部已研制、應(yīng)用多年，對其爆炸驅(qū)動、毀傷元殺傷效應(yīng)[1-5]等物理機(jī)制的研究雖然較為完善，但其對來襲的厚壁殼體不敏感彈藥往往只能造成部分解體或偏航，不能完全解除威脅。苗潤源等[6]提出了一種新型周向多線性爆炸成型彈丸(multiple linear explosively-formed projectile, MLEFP)戰(zhàn)斗部，模型如圖1 所示。

圖1 周向MLEFP 戰(zhàn)斗部模型[6]Fig. 1 A circumferential MLEFP warhead model[6]

與傳統(tǒng)的破片、桿條類殺傷戰(zhàn)斗部和周向多爆炸成型彈丸（multiple explosively-formed projectile, MEFP）戰(zhàn)斗部相比，其具備的特點有：

（1）爆炸后在周向產(chǎn)生多個均勻分布的大質(zhì)量侵徹體，有效提高毀傷能力；

（2）藥型罩既是毀傷元的來源，又作為殼體支撐戰(zhàn)斗部強(qiáng)度，無效質(zhì)量低；

（3）藥型罩可采用軸向多層交錯、周向多段結(jié)構(gòu)；

（4）圓柱殼體表面利用率達(dá)90%以上，且仍具有一定強(qiáng)度。

通過采用該新型周向MLEFP 戰(zhàn)斗部既可解決傳統(tǒng)殺傷類戰(zhàn)斗部威力不足問題，又能兼顧空間分布密度和彈體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，大大降低引戰(zhàn)匹配與彈藥總體設(shè)計的難度。

本文中，針對周向MLEFP 戰(zhàn)斗部及其線性毀傷元近年來的研究成果，首先梳理線性毀傷元的發(fā)展和新型LEFP 的成型技術(shù)，重點分析炸藥裝藥與藥型罩等關(guān)鍵部件對毀傷元成型影響的規(guī)律，并比較3 種毀傷元初速工程計算模型的理論依據(jù)與優(yōu)缺點等，概括近年來對折型LEFP 侵徹試驗結(jié)果，探討周向MLEFP 戰(zhàn)斗部及其毀傷元未來的發(fā)展方向。

1 線性聚能毀傷元發(fā)展

能量在給定方向上或給定地點處聚集的效應(yīng)，稱為聚能，廣泛研究的聚能裝藥一般有兩種形式[7]：軸向定向聚能裝藥和線性聚能裝藥。

軸向聚能裝藥利用帶有錐形、球缺形等藥型罩的一端空穴產(chǎn)生具有極強(qiáng)局部侵徹與破壞能力的聚能射流（jet）或爆炸成型彈丸（explosively-formed projectile，EFP）等毀傷元，在反裝甲作戰(zhàn)中有極廣泛的應(yīng)用，其成型機(jī)理與毀傷效應(yīng)在過去得到了深入探索[8-9]。

線性聚能裝藥為平面對稱結(jié)構(gòu)，聚能凹穴和藥型罩橫截面可以為三角形、拋物線、半圓形等，在爆炸后可形成片狀聚能“切割刀”，即線性射流毀傷元（linear jet，L-jet），能夠切開靶板，其中應(yīng)用較廣泛的V 形成型裝藥[10-18]與線性射流成型X 射線照片見圖2，主要研究成果包括：（1）射流“切割刀”成型形態(tài)、飛行速度梯度、有利炸高與切割特性；（2）不同起爆條件、藥型罩結(jié)構(gòu)和材料及試驗方法影響研究；（3）線性射流成型準(zhǔn)定常理論和射流速度、切割深度等計算模型。

圖2 線性成型裝藥及線性射流[13]Fig. 2 Linear shaped charge and linear jet[13]

陶鋼等[19]分析認(rèn)為，V 形藥型罩在爆炸加載的壓垮過程中，頭部壓縮大，尾部壓縮小，速度梯度小，產(chǎn)生的彈丸形狀和長徑比不理想。圓缺形線性藥型罩在爆炸時可產(chǎn)生線性爆炸成型彈丸（linear explosively-formed projectile，LEFP），有效彌補(bǔ)線性射流對炸高敏感，易破裂飛散導(dǎo)致侵深小的缺點。

茍瑞君[20]、杜忠華等[21]、段衛(wèi)毅[22]、高接?xùn)|[23]對LEFP 毀傷元的成型與侵徹威力開展了大量研究工作，研究的影響因素包括：（1）裝藥結(jié)構(gòu)（裝藥長度、高度等）；（2）藥型罩結(jié)構(gòu)（壁厚及變化率、內(nèi)外曲率半徑等）；（3）起爆條件（端面、棱中心點，多棱和單棱線等）。通過正交優(yōu)化，最終利用線性圓缺罩在大炸高條件下產(chǎn)生了能穩(wěn)定飛行、形狀優(yōu)良的LEFP，并得到試驗驗證。

Joo 等[24-25]利用數(shù)值模擬方法結(jié)合試驗，研究了LEFP 對長桿鎢芯穿甲彈的攔截毀傷及剩余穿甲彈對裝甲鋼靶的侵徹深度。Li 等[26]研究了多序列LEFP 在不同間距和角度條件下切割不同速度和長徑比鎢合金長桿的現(xiàn)象，采用高速攝像機(jī)記錄長桿的變形、斷裂及斷裂部分的運(yùn)動規(guī)律，試驗中線性圓缺形藥型罩和爆炸產(chǎn)生的LEFP 毀傷元如圖3 所示。

圖3 線性圓缺形藥型罩與LEFP[26]Fig. 3 Linear arc liner and LEFP[26]

一般而言，LEFP 毀傷元為片狀或刀狀，對目標(biāo)切割面積大，利于攔截高速長桿穿甲彈，但侵徹能力相對較差，對于擊穿厚壁殼體并擊爆內(nèi)部裝藥仍有困難。為探索線性成型裝藥爆炸產(chǎn)生更大侵徹威力的新型毀傷元，周濤等[27]首先開展不同起爆方式影響LEFP 成型的理論與試驗研究，起爆機(jī)構(gòu)、線性成型裝藥和侵徹鋼靶試驗結(jié)果如圖4 所示，并對LEFP 毀傷元分類：（1）端面起爆形成偏向LEFP；（2）上端面中心點起爆和線起爆形成正向LEFP；（3）上端面兩棱多點起爆可形成散點EFP；（4）兩端同時起爆形成大威力EFP。

圖4 起爆機(jī)理、線性成型裝藥和侵徹鋼靶試驗結(jié)果[27]Fig. 4 Test results of initiation mechanism, linear shaped charge and penetration of steel target[27]

針對兩端同時起爆條件下產(chǎn)生的大威力EFP，劉杰等[28]進(jìn)行的數(shù)值模擬與侵徹試驗研究表明：在大炸高條件下，兩端同時起爆線性成型裝藥可形成高速、大質(zhì)量、大長徑比LEFP，斜侵徹時仍可穿透40 mm厚的A3 鋼靶。該LEFP 毀傷元形狀特征明顯，可稱之為對折型LEFP，侵徹威力大，具備完全擊毀厚壁殼體不敏感彈藥的潛力，對折型LEFP 成型過程與侵徹鋼靶試驗結(jié)果見圖5。

圖5 對折型LEFP 成型過程及侵徹鋼靶結(jié)果[28]Fig. 5 The Process of forming LEFP and results of penetration on steel target[28]

成型裝藥在不同裝藥結(jié)構(gòu)、藥型罩及起爆條件下可產(chǎn)生完全不同的聚能毀傷元，如圖6 所示，而周向MLEFP 戰(zhàn)斗部正是通過對折型LEFP 毀傷元實現(xiàn)對來襲厚壁殼體不敏感彈藥的完全毀傷。

圖6 不同成型裝藥形成不同毀傷元分類Fig. 6 Classification of types of projectiles by different shaped charges

2 周向MLEFP 戰(zhàn)斗部設(shè)計

時至今日，研究新結(jié)構(gòu)聚能裝藥的基本方法仍然是試驗研究方法—大量應(yīng)用X 射線閃光照相技術(shù)和實彈射擊試驗。但隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)在描述聚能裝藥爆炸成型、飛行、侵徹過程發(fā)揮著越來越重要的作用，可用于事先考察研制新聚能裝藥的可能性及其成型、作用規(guī)律，給出關(guān)于裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)合理性的大量先驗性信息，大幅減少試驗工作量，將試驗研究導(dǎo)向?qū)τ嬎阍O(shè)計的校核型試驗[7]，這一研制流程也成功應(yīng)用在MLEFP 戰(zhàn)斗部設(shè)計中。

周向MLEFP 戰(zhàn)斗部同樣存在較多影響毀傷元形態(tài)與速度的因素，包括：（1）起爆方式；（2）炸藥裝藥的爆轟性能；（3）炸藥裝藥的結(jié)構(gòu)尺寸；（4）藥型罩材料和結(jié)構(gòu)等。

但周向MLEFP 戰(zhàn)斗部的藥型罩同時也充當(dāng)支撐戰(zhàn)斗部強(qiáng)度的殼體，因此在設(shè)計中不涉及殼體約束。在彈藥總體要求的形狀、質(zhì)心、質(zhì)量和體積等約束下開展戰(zhàn)斗部設(shè)計，從上述四個方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)調(diào)整，以期爆炸后在周向產(chǎn)生多個形狀良好、大長徑比的高速LEFP 毀傷元。

2.1 起爆方式對成型的影響

起爆方式對線性毀傷元成型具有極大影響，而利用線性成型裝藥爆炸產(chǎn)生對折型LEFP 需要足夠大的頭尾速度梯度，采用兩端同時起爆方式，利用爆轟對碰原理，在藥型罩中部產(chǎn)生遠(yuǎn)高于C-J 爆壓的超高爆轟壓力（約為2.39 倍C-J 爆壓[28-29]），增大藥型罩中部與邊緣部分的速度梯度，實現(xiàn)藥型罩完全對折。

Cao 等[30]在研究起爆方式對線性毀傷元成型質(zhì)量及威力的影響后，認(rèn)為利用兩端起爆方式產(chǎn)生對折型LEFP 的機(jī)理與單條線性成型裝藥類同。在此基礎(chǔ)上，劉杰等[28]、王鋒[29]利用兩端同時起爆單條線性裝藥，形成了大質(zhì)量、大長徑比的高速對折型LEFP。張明叢等[31-32]進(jìn)一步完成了周向MLEFP 戰(zhàn)斗部樣機(jī)設(shè)計，如圖7 所示。

圖7 周向MLEFP 戰(zhàn)斗部樣機(jī)[31]Fig. 7 A prototype for a circumferential MLEFP warhead[31]

需要指出的是，采用在戰(zhàn)斗部兩端同時起爆形成對折型LEFP 的方式雖然無需改變原戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)，加工工藝性好，但目前起爆時間誤差控制難度大，且同步起爆裝置生產(chǎn)一致性仍有偏差，起爆后爆轟波并不總能在長度方向中心處對碰，易造成LEFP 成型不對稱（見圖5），飛行穩(wěn)定性較差，造成LEFP 著靶攻角大，削弱了侵徹威力。

2.2 炸藥裝藥對成型的影響

炸藥裝藥一直是成型裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵，往往從周向MLEFP 戰(zhàn)斗部中單獨取某個線性成型裝藥結(jié)構(gòu)開展研究。相對于軸向聚能裝藥，線性裝藥的結(jié)構(gòu)參數(shù)不僅有裝藥高度H，還包括裝藥寬度W和長度L，如圖8 所示。

圖8 周向MLEFP 戰(zhàn)斗部和單條線性成型裝藥模型[33]Fig. 8 A circumferential MLEFP warhead and the single linear shaped charge model[33]

王康康[33]研究了在采用8701 炸藥、無氧紫銅藥型罩的條件下裝藥長度L和裝藥高度H對對折型LEFP 的成型影響，而裝藥寬度W受戰(zhàn)斗部口徑限制，采用次口徑裝藥時W取定值為26 mm。圖9 給出了對折型LEFP 成型速度v0與裝藥長度與寬度之比(L/W)和裝藥高度與裝藥寬度之比(H/W)的關(guān)系曲線及LEFP 成型形態(tài)。

圖9 中曲線表明隨著裝藥長度和高度增加，對折型LEFP 完全成型后的穩(wěn)定速度（即成型速度）均有所增加，且成型速度隨裝藥高度增加得更快，呈線性增長趨勢。LEFP 尾部隨著裝藥長度和高度增加，成型時更加閉合，這是由于邊界稀疏波的影響，藥型罩中間部分運(yùn)動速度的增大量會超過兩端，首尾速度梯度變大，能夠有效拉動尾部兩側(cè)向中心閉合。

圖9 對折型LEFP 成型速度與裝藥長度與寬度之比和裝藥高度與裝藥寬度之比的關(guān)系曲線以及LEFP 成型形態(tài)[33]Fig. 9 Relations of forming velocity of folded LEFPs with the length-to-width and height-to-width ratios of the charges as well as the shapes of the LEFPs[33]

為了增大頭尾速度差以形成形狀良好的對折型LEFP，李鵬等[34-35]設(shè)計了一種直徑達(dá)127 mm 的分層復(fù)合裝藥周向MLEFP 戰(zhàn)斗部，戰(zhàn)斗部前、后端蓋均為4 mm 厚鋁合金，藥型罩材料為純鐵，罩頂處為高爆速RDX 基含鋁炸藥，兩端處為低爆速TNT炸藥，模型見圖10。

圖10 分層裝藥周向MLEFP 戰(zhàn)斗部模型[34]Fig. 10 The model for a circumferential MLEFP warhead with composite charge[34]

假設(shè)在爆炸加載下藥型罩中部發(fā)生塑性變形，其余位置只翻轉(zhuǎn)而未有塑性變形，能量損失較小，應(yīng)用Gurney 方法[36]建立復(fù)合裝藥MLEFP戰(zhàn)斗部LEFP 毀傷元初速工程計算模型[34]。定義EFP 的成型速度為藥型罩在爆炸驅(qū)動下完全成型后的穩(wěn)定初速。

Gurney 方法[36]作為一種經(jīng)典的半理論半經(jīng)驗處理方法，從能量守恒角度出發(fā)，在建立破片初速理論模型上得到廣泛應(yīng)用[37]，可獲得令人滿意的計算精度，其一般形式為：

由于不同炸藥的Gurney 常數(shù)不同，需分別計算每部分裝藥對應(yīng)藥型罩質(zhì)量、裝填比及速度，再根據(jù)對稱軸方向上動量守恒關(guān)系獲得LEFP初速模型：

利用數(shù)值模擬計算該戰(zhàn)斗部形成的對折型LEFP 成型后長徑比可達(dá)4，并在完成戰(zhàn)斗部樣機(jī)設(shè)計后開展了靜爆外場試驗，利用通斷靶測試LEFP 速度，采用40 mm 厚的鋼靶獲取毀傷元的侵徹能力。圖11 顯示的是靜爆試驗測試現(xiàn)場布置，表1 給出了不同方法獲取的LEFP 成型速度[34]。

圖11 試驗現(xiàn)場布置[34]Fig. 11 Test site layout[34]

表1 LEFPs 成型速度[34]Table 1 Forming velocity of LEFPs[34]

2.3 藥型罩對成型的影響

線性藥型罩在炸藥爆炸驅(qū)動過程中同樣要經(jīng)歷壓垮、翻轉(zhuǎn)等大變形過程。通常的單方向曲率線性圓缺形藥型罩長度Ll受裝藥長度L約束，藥型罩結(jié)構(gòu)參數(shù)變量主要包括藥型罩最大壁厚B、壁厚梯度G(G=B-C，C為藥型罩中心厚度)及曲率半徑R，如圖12 所示。

圖12 單方向曲率線性圓缺藥型罩示意圖Fig. 12 Schematic diagram of a linear circular charge liner with unidirectional curvature

在張明從等的研究中周向MLEFP 戰(zhàn)斗部直徑為85 mm，采用8701 炸藥和紫銅藥型罩[31-32]，通過數(shù)值模擬獲取如圖13 所示的對折型LEFP 成型速度v0和藥型罩壁厚梯度、最大壁厚與長度之比(G/Ll,B/Ll)的關(guān)系曲線及成型形態(tài)。

圖13 對折型LEFP 成型速度和藥型罩壁厚梯度、最大壁厚與長度之比的關(guān)系曲線以及成型形態(tài)[31-32]Fig. 13 Relations of forming velocity of folded LEFPs with the wall thickness gradient-to-length and the maximum wall thickness-to-length ratios of the liner as well as the shapes of the LEFPs[31-32]

隨著藥型罩壁厚梯度增大（即藥型罩中心厚度減?。琇EFP 成型速度以線性快速提高，尾部閉合變好，但斷裂可能性增大；隨著最大壁厚增加，LEFP 成型速度線性降低，尾部越難閉合。因此減小藥型罩中心厚度或最大厚度均會使LEFP 速度增加，尾部收攏閉合，但存在LEFP 頭尾速度梯度過大導(dǎo)致斷裂現(xiàn)象的臨界厚度值。

圖14 給出了對折型LEFP 成型速度v0和藥型罩曲率半徑與長度之比（R/Ll）的關(guān)系曲線及成型形態(tài)，其中曲線1 數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[31]，曲線2 數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[33]。

圖14 對折型LEFP 成型速度和藥型罩曲率半徑與長度之比的關(guān)系曲線及成型形態(tài)[31-33]Fig. 14 Relations of forming velocity of folded LEFPs with the curvature radius-to-length ratio of the liner as well as the shapes of the LEFPs[31-33]

不同于軸向聚能裝藥，隨著藥型罩曲率半徑R的增大，LEFP 成型速度反而有所增加，這是由于裝藥量隨R增大快速增加，按Gurney 方法[36]，隨裝填比增大，LEFP 被炸藥驅(qū)動的速度增大。但在不同成型裝藥結(jié)構(gòu)下裝填比隨曲率半徑R增大的速率不同，導(dǎo)致LEFP 成型時尾部閉合規(guī)律也截然不同，在文獻(xiàn)[31]中線性成型裝藥結(jié)構(gòu)下，LEFP 速度隨R增大急劇升高，頭尾速度梯度提高，可以有效拉動LEFP 尾部閉合，而在文獻(xiàn)[33]中的結(jié)構(gòu)下，LEFP 速度隨R增大變化較小，但曲率半徑卻增大很快，在長度方向上藥型罩曲率較大，導(dǎo)致徑向速度較低，LEFP 尾部難以有效閉合。

將周向MLEFP 戰(zhàn)斗部按中心對稱結(jié)構(gòu)簡化為二維平面問題，見圖15。通過C-J 瞬時爆轟假設(shè)[38]，結(jié)合藥型罩軸線方向的動量守恒建立周向MLEFP 戰(zhàn)斗部單條LEFP 初速計算模型[31]：

圖15 單條線性成型裝藥二維模型[31]Fig. 15 A two-dimensional model of the single linear-shaped charge[31]

式中： ρ0為炸藥裝藥密度， k g/m3；D為炸藥爆速，m/s；b為圖15 中藥型罩最右側(cè)點在x軸上投影離原點的距離，m；L為藥型罩長度，m；y=f(x) 為藥型罩母線方程；k為與炸藥相關(guān)的常數(shù)，一般近似取3； ρ 為藥型罩密度， k g/m3； δ (x) 為 藥型罩壁厚函數(shù)。變量x、y均處于圖15 坐標(biāo)系中。

苗潤源等[39-40]數(shù)值計算了不同厚度和曲率半徑的變壁厚藥型罩成型過程，證明了藥型罩頂點與邊緣的軸向速度差是LEFP 成型的主要影響因素，但利用單方向曲率線性藥型罩產(chǎn)生的LEFP 頭尾速度梯度還難以成型形態(tài)良好的大質(zhì)量對折型LEFP。

除選用兩端同時起爆方式外，在藥型罩結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有所創(chuàng)新。王康康[33]、陳曦等[41]設(shè)計了一種新型雙向（長度和寬度方向）曲率線性藥型罩，在爆炸加載下通過長度方向曲率結(jié)合兩端起爆產(chǎn)生的對碰爆轟壓力，在藥型罩中部高速形成凸起，長度方向產(chǎn)生較大速度梯度，實現(xiàn)長度方向完全閉合，同時利用另一曲率產(chǎn)生寬度方向上的速度梯度，在該方向也同時閉合，獲取類似“筷子”的對折型LEFP，數(shù)值模擬和X 光攝影試驗獲得成型狀態(tài)如圖16 所示，頭部速度可達(dá)2 100 m/s，藥型罩利用率約87%。

圖16 雙曲率線性罩成型LEFP 圖像[41]Fig. 16 The image of an LEFP formed from a double-curved liner[41]

雖然數(shù)值模擬獲取的三維對折型LEFP 形態(tài)良好，但成型試驗中X 光攝影獲得的LEFP 尾部閉合狀態(tài)較差，且LEFP 頭尾都發(fā)生了斷裂，長徑比減小，極大影響了侵徹能力。主要是由于現(xiàn)階段藥型罩材料性能不足以支持線性罩在爆炸加載下完成雙向壓垮、翻轉(zhuǎn)等大變形，表明需要結(jié)合藥型罩材料性能基礎(chǔ)研究，配合大量數(shù)值模擬，并開展匹配炸藥毀傷元成型觀測試驗才能獲取較好的對折型LEFP。

除控制藥型罩結(jié)構(gòu)外，李鵬等[42-43]設(shè)計了一種帶外襯藥型罩周向MLEFP 戰(zhàn)斗部，如圖17 所示。通過在原藥型罩外側(cè)增加襯層，并設(shè)計外襯結(jié)構(gòu)以控制爆轟波在藥型罩上的作用力分布，從而控制LEFP 成型時速度梯度，以得到形態(tài)良好的大質(zhì)量、高速對折型LEFP。首先通過數(shù)值模擬驗證相比無外襯結(jié)構(gòu)，增加外襯后LEFP 尾部閉合較好，長徑比更大，結(jié)構(gòu)更為密實，再加工裝配無/有外襯周向MLEFP 戰(zhàn)斗部樣機(jī)以進(jìn)行外場靜爆、侵徹鋼靶試驗，利用試驗結(jié)果對比兩種結(jié)構(gòu)爆炸產(chǎn)生的對折型LEFP 侵徹能力，同時證明外側(cè)襯層的有效性和數(shù)值模擬結(jié)果的正確性，數(shù)值模擬獲得的LEFP 成型狀態(tài)與侵徹鋼靶試驗結(jié)果見表2。

圖17 帶外襯藥型罩MLEFP 戰(zhàn)斗部模型[42]Fig. 17 An MLEFP warhead model with liners and outer linings[42]

表2 數(shù)值模擬與侵徹試驗結(jié)果[42]Table 2 Results of numerical simulation and penetration tests[42]

對于帶特殊結(jié)構(gòu)的周向MLEFP 戰(zhàn)斗部，僅僅依靠假設(shè)條件和理論推導(dǎo)建立的如式(2)～(3) 的LEFP 毀傷元初速工程計算模型在精度上已不能滿足要求。李鵬等[44]利用有效裝藥理論結(jié)合數(shù)值模擬方法得到一種適用范圍較廣的初速模型建立方法，首先利用AUTODYN-3D 等有限元軟件計算不同口徑、跨度、曲率的藥型罩在爆炸加載下成型對折型LEFP 過程，獲得大量LEFP 初速分布數(shù)據(jù)，擬合后獲得距端蓋不同距離處的有效裝藥半徑關(guān)于戰(zhàn)斗部口徑以及跨度的函數(shù)：

式中：y1為有效裝藥半徑，m；x1為藥型罩各點距最近一側(cè)端蓋的距離，m；d1為戰(zhàn)斗部口徑，m；L1為戰(zhàn)斗部跨度，m。

通過式（4）可以在柱形戰(zhàn)斗部端蓋處去除一部分錐形裝藥（錐高由起爆方式和戰(zhàn)斗部長度決定），建立周向MLEFP 戰(zhàn)斗部有效裝藥模型。

通過修正Gurney 方法[36]建立LEFP 初速模型：

表3 對比了3 種LEFP 初速工程計算模型，其中最大誤差源于與試驗結(jié)果的比對。

表3 3 種LEFP 初速模型對比Table 3 Comparison among the three models for calculating the initial velocity of an LEFP

3 侵徹鋼靶威力

周向MLEFP 戰(zhàn)斗部爆炸后對鋼靶的侵徹威力是爆炸驅(qū)動對折型LEFP 毀傷元成型狀態(tài)、飛行穩(wěn)定性、穿甲能力等的綜合體現(xiàn)，直接關(guān)系對厚壁不敏感彈藥的毀傷能力，只有通過外場戰(zhàn)斗部靜爆、鋼靶侵徹試驗才能準(zhǔn)確衡量。線性毀傷元形態(tài)從片狀LEFP 發(fā)展到對折型LEFP，對鋼靶的侵徹能力也大大提升，如史云鵬等[45]以純鐵、黃銅、紫銅作為罩材進(jìn)行侵徹試驗，除黃銅LEFP 成型時破碎，其他均可穿透距爆心2 m 處25 mm 厚鋼板。張明叢[31]以85 mm 口徑MLEFP 戰(zhàn)斗部為樣機(jī)開展的侵徹威力試驗結(jié)果表明所設(shè)計的LEFP 毀傷元可穿透距爆心1 m 處40 mm 厚45 鋼靶，且入口形狀規(guī)則，毀傷元成型時閉合較好。李鵬等[34]開展127 mm 口徑復(fù)合裝藥周向MLEFP 戰(zhàn)斗部的侵徹威力研究，4 發(fā)樣機(jī)靜爆試驗結(jié)果表明對折型LEFP 貫穿3 m 處40 mm 厚Q235 鋼板，孔形圓整，未穿透孔形狀橢圓，平均侵徹深度為30 mm，表明LEFP 毀傷元在斜碰靶板時威力會大幅下降。因此在復(fù)合裝藥基礎(chǔ)上通過調(diào)整半預(yù)制藥型罩斜置角度[46]，控制毀傷元旋轉(zhuǎn)速度以提高飛行穩(wěn)定性和毀傷威力，侵徹試驗結(jié)果表明，藥型罩斜置角度為1.5°時，LEFP 著靶姿態(tài)最好，對鋼靶侵徹深度最大。圖18 總結(jié)了近年來侵徹鋼靶試驗結(jié)果[31-35,39-47]，圖中標(biāo)識了發(fā)表年份、戰(zhàn)斗部裝藥口徑與類型以及橫縱坐標(biāo)之積，縱坐標(biāo)為侵徹深度(depth of penetration, DOP)與戰(zhàn)斗部裝藥口徑(charge diameter, CD)的之比，橫坐標(biāo)為靶板到裝藥中心的距離S。

圖18 對折型LEFP 對鋼靶侵徹能力Fig. 18 Penetration ability of folded LEFPs to steel targets

LEFP 侵徹鋼靶威力的提升是通過起爆方式、裝藥結(jié)構(gòu)、藥型罩形狀、外襯結(jié)構(gòu)等設(shè)計，優(yōu)化材料性能，并仔細(xì)地調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)來實現(xiàn)的。圖18中對鋼靶的侵徹試驗并非為獲取對折型LEFP 的極限侵徹深度，而是驗證設(shè)計條件下已具備的穿透某厚度鋼靶的能力。就單純穿甲威力而言，對折型LEFP 毀傷元已完全具備穿透40 mm 厚鋼靶的能力，在預(yù)設(shè)的防空反導(dǎo)作戰(zhàn)背景下，實際不敏感導(dǎo)彈的等效殼體壁厚也較少能達(dá)到這樣的厚度，因此研究更深的侵徹能力現(xiàn)階段還缺少現(xiàn)實意義。

另一方面，對折型LEFP 毀傷元類似長桿式EFP，在大攻角、斜撞擊條件下對鋼靶的侵徹能力將大幅降低，因此要求其具備較高的飛行穩(wěn)定性。所以外場試驗測試時靶板距戰(zhàn)斗部爆心的距離也是衡量LEFP綜合侵徹能力的重要指標(biāo)，以圖18 中橫、縱坐標(biāo)的乘積可以反映對折型LEFP 對鋼靶的綜合毀傷威力。

4 結(jié)論與展望

周向多線性爆炸成型彈丸 (multiple linear explosively-formed projectile, MLEFP)戰(zhàn)斗部爆炸產(chǎn)生的對折型線性爆炸成型彈丸(linear explosively-formed projectile, LEFP)顯然無法達(dá)到軸向聚能射流對裝甲鋼靶的大穿深毀傷，但與傳統(tǒng)的軸向聚能戰(zhàn)斗部不同，面對的不再是地面上的厚裝甲目標(biāo)，擊穿、擊爆厚壁殼體與不敏感彈藥的組合是其主要的作戰(zhàn)使命，而不應(yīng)一昧追求穿深而導(dǎo)致過毀傷，在防空反導(dǎo)作戰(zhàn)中的應(yīng)用前景廣闊，近年來相關(guān)研究主要是在彈藥總體約束下調(diào)整周向MLEFP 戰(zhàn)斗部炸藥裝藥、藥型罩等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究爆炸產(chǎn)生線性毀傷元的成型規(guī)律、飛行速度等，試圖找到總體約束下的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，同時嘗試從起爆方式、附加襯層等方面進(jìn)一步優(yōu)化線性毀傷元的成型形態(tài)，并建立多個初速工程計算模型，開展大量戰(zhàn)斗部靜爆后毀傷元對有限厚鋼靶的侵徹試驗，以在當(dāng)前防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的需求下初步探索周向MLEFP 戰(zhàn)斗部的可行性，而在未來的重點研究方向有以下4 個方面。

（1）基礎(chǔ)研究：兼顧毀傷元威力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的藥型罩罩材制備工藝與應(yīng)用技術(shù)（含匹配技術(shù)）研究。

（2）高適應(yīng)性：毀傷元飛行規(guī)律及穩(wěn)定性設(shè)計，以滿足不同彈道條件。

（3）真實目標(biāo)：毀傷元對屏蔽裝藥的擊穿引爆規(guī)律，以確保完全毀傷。

（4）毀傷效能：周向MLEFP 戰(zhàn)斗部靜動態(tài)威力場研究，以開展防空反導(dǎo)彈藥引戰(zhàn)匹配與總體設(shè)計。