AUTODYN新型末敏子弹药战斗部结构设计(2)

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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{751^*论\文}网·www.751com.cn/ 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]。