淺析新型聚能多模戰(zhàn)斗部成型

張起博，焦志剛，張鎮(zhèn)洲

（沈陽理工大學(xué)裝備工程學(xué)院，遼寧 沈陽110159）

伴隨著現(xiàn)代戰(zhàn)場中的裝甲功能多樣化，傳統(tǒng)的單一作戰(zhàn)武器在戰(zhàn)爭中起到的作用也在逐漸減弱，為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭需求，世界各國對多功能的武器和彈藥加強(qiáng)了研究，而多模戰(zhàn)斗部就是現(xiàn)代戰(zhàn)爭研究的重要內(nèi)容，其通過配備多種毀傷武器和彈藥，使得多模戰(zhàn)斗部在戰(zhàn)場中能夠執(zhí)行多種戰(zhàn)斗任務(wù)，包括遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)毀傷以及不同厚度的裝甲毀傷等，這種多模戰(zhàn)斗部使得其在戰(zhàn)場中的作用大大增加。

1 多模戰(zhàn)斗部的現(xiàn)狀研究

對于多模戰(zhàn)斗部，其在戰(zhàn)爭中逐漸消除了傳統(tǒng)武器的單一作戰(zhàn)效果，根據(jù)當(dāng)前戰(zhàn)爭中對武器裝備的需求，多模戰(zhàn)斗部具有一彈多用的效果，對于這一武器裝備，其最早起源于成型裝藥技術(shù)，在二戰(zhàn)期間，各國已經(jīng)將成熟的成型裝藥技術(shù)應(yīng)用在軍事用品中，像常見的迫擊炮等，這些裝備的應(yīng)用使得作戰(zhàn)方能夠?qū)橙诉M(jìn)行不同的毀傷性打擊。但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，裝甲的研究也在逐漸深入，這使得傳統(tǒng)的成型裝藥技術(shù)已經(jīng)不在能夠滿足戰(zhàn)爭的需求，在此基礎(chǔ)上，將成型裝藥結(jié)構(gòu)和起爆方式傳感器等技術(shù)進(jìn)行整合，形成了多功能戰(zhàn)斗部，其在戰(zhàn)場上能夠根據(jù)不同的需求進(jìn)行智能化的毀傷打擊，提高戰(zhàn)爭勝利的幾率[1]。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

對于國外的多模戰(zhàn)斗部研究，其一直作為自身軍事力量發(fā)展的重要內(nèi)容，特別是對于以美國為首的現(xiàn)代發(fā)達(dá)國家，其在早期就已經(jīng)研制成功了多模戰(zhàn)斗部為主的攻擊彈藥，加上其后期對多模巡飛彈的重視，使得各種巡飛彈和精確打擊彈藥研究不斷出現(xiàn)，這些彈藥在戰(zhàn)場上能夠?qū)Χ喾N不同硬度的裝甲以及軟目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的打擊，從而制約戰(zhàn)爭的勝利。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

同國外的多模成型裝藥技術(shù)不同，我國在這一方面同樣進(jìn)行了大量的研究，在我國的多所高校的研究機(jī)構(gòu)中，其根據(jù)多模戰(zhàn)斗部的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，從而獲得了多模戰(zhàn)斗部技術(shù)的豐富經(jīng)驗(yàn)。在當(dāng)前，我國的多模戰(zhàn)斗部主要是針對射流金屬罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，從而開發(fā)具有小角度的錐形藥型罩，這種藥型罩在在戰(zhàn)場中的應(yīng)用能夠增強(qiáng)我軍的作用能力，從而大大提高了我國的國防力量。

2 雙模戰(zhàn)斗部形成過程理論研究

2.1 聚能射流形成理論

對于聚能射流理論，其最早出現(xiàn)在1984年，在該理論中將金屬的藥型罩視為無粘性的可壓縮的流體，然后根據(jù)流體學(xué)的相關(guān)理論得到金屬的射流長度，這一長度為一定值。然后相關(guān)人員對這一研究結(jié)果進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而了解到毀傷元具有一定的速度梯度，這一理論得到了各國相關(guān)學(xué)者的廣泛認(rèn)可。

根據(jù)流體力學(xué)的相關(guān)理論知識可以發(fā)現(xiàn)，在研究的過程中能夠形成不可壓縮的斜定常流，當(dāng)形成兩股對稱的射流時，其在匯聚錢的射流和匯聚后的佘亮在速度方面相同。通過這一理論研究，能夠在藥型罩壓

2.2 不同起爆方式對聚能成型的影響研究

對于不同的起爆方式，其能夠使得聚能成型產(chǎn)生不同的變化，首先是單點(diǎn)起爆，這種起爆條件下，爆轟波的穩(wěn)定性較強(qiáng)，在傳播過程中能形成恒定的C-J爆壓，通過這一理論能對爆轟的產(chǎn)物以及相關(guān)曲線進(jìn)行確定和分析，得到爆轟點(diǎn)的傳播速度同之前的前進(jìn)速度是相同的，后面形成的稀疏波無法對反應(yīng)區(qū)域造成影響，因此，在爆轟之后，其反應(yīng)能量能夠得到充分的利用，從而減少了爆轟過程中的能量浪費(fèi)[2]。然后是環(huán)形起爆，對于這種起爆方式，其在發(fā)生的過程中不僅能夠形成同單點(diǎn)起爆相同的C-J爆轟波，同時還能夠在爆轟的過程中形成碰撞性的馬赫波，這種炸藥在爆炸之后能夠形成同金屬罩表面相平行的爆轟波，其在對壓垮速度進(jìn)行計算時是通過爆轟波驅(qū)動平板理論進(jìn)行的。

2.3 J PC和J E T轉(zhuǎn)換的理論研究

對于單點(diǎn)起爆模式，其形成的爆轟波在炸藥中能夠進(jìn)行穩(wěn)定的傳播，且形成的爆轟波的壓力較為穩(wěn)定，對于這種起爆房型，其能夠通過相關(guān)公式對其爆速以及藥型罩的錐角等進(jìn)行確定。而對于環(huán)形爆，這種起爆方式在發(fā)生的過程中能夠形成2個不同的爆轟波，這兩種爆轟波在傳播的過程中能夠向長城高壓爆轟波，其在傳播的過程中能夠?qū)λ幮驼诌M(jìn)行壓垮，且壓垮需要分為兩個部分進(jìn)行計算。通過對兩種不同爆轟波進(jìn)行研究可以得到對應(yīng)的藥型罩微元的壓垮速度，其中環(huán)形爆的壓垮速度要明顯高于單點(diǎn)起爆，且對應(yīng)的爆轟波壓力也有明顯的差別，在這種情況下能夠?qū)ρb藥中心點(diǎn)的單點(diǎn)起爆和裝藥尾端的環(huán)形起爆之間的JPC和JET進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

3 雙模聚能裝藥結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

對于雙模戰(zhàn)斗部，其在戰(zhàn)場中能夠?qū)Σ煌愋偷哪繕?biāo)進(jìn)行分析和辨別，然后根據(jù)目標(biāo)的種類對其進(jìn)行不同的打擊效果，而在裝藥單一的情況下，雙模戰(zhàn)斗部能夠根據(jù)目標(biāo)選擇對應(yīng)的起爆方式，從而實(shí)現(xiàn)對不同目標(biāo)的精確打擊，且在戰(zhàn)爭過程中多模戰(zhàn)斗部具有攜帶方便等優(yōu)勢。同傳統(tǒng)的聚能射流裝藥裝置相比，雙模聚能裝藥的錐角范圍更小，其后端的質(zhì)量同前端相比較小，加上自身的高速運(yùn)動型，在戰(zhàn)爭中能夠?qū)裱b甲等進(jìn)行毀傷[3]。此外，還有郁金香罩和雙錐罩等，這些裝藥結(jié)構(gòu)在金屬射流中的應(yīng)用能夠大大提高雙模戰(zhàn)斗部的攻擊力。

3.1 雙模聚能裝藥成型結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

對于常見的雙模聚能裝藥成型結(jié)構(gòu)，其選擇的起爆方式主要為裝藥中心點(diǎn)單點(diǎn)起爆和裝藥尾端環(huán)起爆；對于藥型罩的結(jié)構(gòu)，其采用的是喇叭狀，然后根據(jù)藥型罩的結(jié)構(gòu)對炸藥以及空氣等部分的組成進(jìn)行網(wǎng)格建模，并根據(jù)單元算法對不同的物質(zhì)進(jìn)行量計算等。首先是對模型材料和參數(shù)進(jìn)行選擇，由于材料的選擇對仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果具有較大的影響，在進(jìn)行測試的過程中需要結(jié)合材料的模型對其材料的結(jié)構(gòu)性能和力學(xué)性能等進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)高爆速情況下的藥型罩選取。另外，炸藥的選取還需要根據(jù)其起爆后形成的爆轟波進(jìn)行確定，這是由于爆轟波是用來形成金屬射流。而對于數(shù)值仿真，其需要根據(jù)成型裝藥的相關(guān)研究選擇對應(yīng)的裝藥數(shù)據(jù)等，保證射流的頭部速度控制在一定范圍內(nèi)，這樣能夠?qū)ΡZ波的壓垮速度進(jìn)行更加準(zhǔn)確的計算[4]。

3.2 藥型罩結(jié)構(gòu)參數(shù)對雙模毀傷元的形成影響研究

首先是藥型罩的高度影響，根據(jù)相關(guān)研究可以得知，對于雙模聚能戰(zhàn)斗部，其起爆方式對藥型罩的毀傷元成型具有較大的影響，結(jié)合侵徹體的頭部速度等，其高度增加，則毀傷元的頭部速度會出現(xiàn)逐漸增大，但其長度卻逐漸減小，但在進(jìn)行藥型罩高度設(shè)計時，雖然金屬射流增加會使得其侵徹深度增加，但藥型罩的穩(wěn)定性卻會逐漸下降。此外，對于藥型罩的曲率半徑，其在發(fā)生改變時同樣會對雙模成型裝藥造成較大的影響，一般情況下，藥型罩的伸變率增大和毀傷元的長度過大都會造成其在飛行過程中的穩(wěn)定性受到較大的影響，且其侵徹性也會受到較大的影響。最后則是藥型罩的壁厚，針對不同的藥型罩壁厚，其毀傷元過長同樣會對爆轟波造成較大的影響。

4 總結(jié)

綜合上述所說，隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的發(fā)展和科技的快速進(jìn)步，新型聚能多模戰(zhàn)斗部將會成為戰(zhàn)爭中的主要武器和彈藥，其能夠根據(jù)不同目標(biāo)調(diào)整自身的起爆方式等，從而實(shí)現(xiàn)對敵人的最大打擊效果。在本文中，當(dāng)裝藥結(jié)構(gòu)穩(wěn)定時，不同的起爆方式往往會產(chǎn)生不同的爆轟波，這些數(shù)據(jù)能夠通過對應(yīng)的公式計算得到，在研究的過程中可以通過相關(guān)公式得到其爆轟波的效果。此外，對于起爆方式，其一般情況下是首位兩種不同的起爆，從而形成對稱的爆轟波，通過兩種爆轟波的相互作用，形成穩(wěn)定的爆轟波壓力，增強(qiáng)毀傷元的穩(wěn)定性。

[1]龔柏林，初 哲，王可慧，等.多模式毀傷元成形的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2016，36（5）：45-47，56.

[2]郝 莉，王 成，寧建國，等.聚能射流問題的數(shù)值模擬[J].北京理工大學(xué)學(xué)報，2003，23（1）：19-21.

[3]孫 建，谷鴻平，王利俠，等.多模式聚能破甲戰(zhàn)斗部技術(shù)研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2012，32（5）：67-70，74.

[4]李慧子，李文彬，曾 勇，等.優(yōu)化設(shè)計多模戰(zhàn)斗部球缺型藥型 罩 結(jié) 構(gòu) [J].科 學(xué) 技 術(shù) 與 工 程 ，2012，12（17）：4154-4158，4170.