防空反导破片杀伤战斗部现状与发展

通过对防空反导破片杀伤战斗部发展历史的回顾、技术现状的总结分析,基于现代制导和引战水平的发展,防空反导破片杀伤战斗部技术的主要发展趋势为：通过爆轰波形控制提高装药能量利用率、利用新结构提高破片穿孔密度和压缩其分布宽度、采用活性材料破片提高毁伤威力,依此重点发展的破片杀伤战斗部技术为：定向破片战斗部技术、线列式破片战斗部技术和活性破片战斗部技术。     

破片弹道弯曲情况下动态飞散密度计算

原认为导弹战斗部破片相对目标的飞行弹道为直线，实际上，破片相对目标的飞行弹道为曲线．以导弹战斗部破片相对目标直线飞行为前景，计算破片相对目标的飞散密度的计算公式已经不准确．为此，指导了以破片弹道弯曲为前提的动态飞散密度计算公式．通过算例，对建立的模型进行了验证，仿真计算结果与实际一致．     

瞄准式战斗部杀伤装置结构设计研究

采用定向战斗部是提高防空导弹作战效能的主要途径之一,为提高瞄准式定向战斗部的杀伤威力,需要对战斗部杀伤装置的主要参数进行设计与优化。根据防空导弹作战需求对瞄准式战斗部的破片静态初速和静态破片束锥角进行了设计。运用格尼公式计算出了圆柱形前置破片结构的装药-破片质量比mc / mf. 通过选择起爆方式获得不同破片束锥角,并采用内凹式破片层设计以保证该角度的实现,计算得出了所需的内凹式破片层曲率半径。破片场密度与破片存速计算结果表明:在静态爆炸条件下,破片束锥角为10毅和30毅时,破片场密度满足毁伤要求的最远距离, 分别为71. 0 m 和23. 2 m,战斗部的两种起爆模式适合在不同的作战距离上使用,对战术弹道导弹目标具备较强的毁伤能力。     

EFP战斗部破片场复合技术研究

为提高破片模式的毁伤效能,提出了一种将预制破片群与药型罩破片群相结合的复合破片场成型技术,给出了复合破片战斗部的弹体结构,对破片场的成型过程进行了数值仿真,并进行了实验验证。研究结果表明:采用该技术的战斗部,可形成中心区域为药型罩破片群、外环为预制破片群的复合破片场,且形成的破片场密度均匀,径向散布角达22.5°; 该复合破片场成型技术可应用于巡飞弹战斗部。     

引制一体化与可瞄准战斗部配合技术研究

为了实现可瞄准战斗部对目标的高效毁伤,根据引制一体化技术与可瞄准战斗部配合的交会模型,分别给出了侧向攻击和前向拦截目标的导弹单发杀伤概率计算公式。基于蒙特卡洛法,通过数值仿真确定了可瞄准战斗部前向拦截目标的破片最佳扩散半径,分别研究了弹目相对速度和导弹脱靶量对杀伤概率的影响,根据研究结果提出了可瞄准战斗部侧向攻击或前向拦截目标的优先选用条件：在弹目相对速度v_r≥1 700 m/s、导弹脱靶量ρ≤2.5 m或v_r≥3 000 m/s、ρ≤4 m时,优先选用前向拦截;在v_r<1 700 m/s、ρ>2.5 m或v_r<3 000 m/s、ρ>4 m时,优先选用侧向攻击。为了实现可瞄准战斗部对目标的高效毁伤,根据引制一体化技术与可瞄准战斗部配合的交会模型,分别给出了侧向攻击和前向拦截目标的导弹单发杀伤概率计算公式。基于蒙特卡洛法,通过数值仿真确定了可瞄准战斗部前向拦截目标的破片最佳扩散半径,分别研究了弹目相对速度和导弹脱靶量对杀伤概率的影响,根据研究结果提出了可瞄准战斗部侧向攻击或前向拦截目标的优先选用条件：在弹目相对速度v_r≥1 700 m/s、导弹脱靶量ρ≤2.5 m或v_r≥3 000 m/s、ρ≤4 m时,优先选用前向拦截;在v_r<1 700 m/s、ρ>2.5 m或v_r<3 000 m/s、ρ>4 m时,优先选用侧向攻击。为引制一体化技术和可瞄准战斗部的工程设计与应用提供了一定的参考。     

基于射击线技术的杀爆战斗部杀伤面积计算

针对杀伤面积进行计算时,通常借助统计学原理建立破片的空间分布规律,并向目标方向投影,从而得到破片密度和杀伤面积,提出了采用射击线技术描述全部破片的飞行轨迹参数和威力参数,完成杀伤面积的计算;基于杀爆战斗部破片飞散参数,建立了破片弹道射击线模型;对杀爆战斗部的杀伤面积进行了计算,得到了杀伤面积与导弹落速、落角、炸高之间的变化关系;计算结果表明：在一定的落角和炸高时,随着导弹落速的增加,破片杀伤面积增大;一定的落速和炸高时,随着落角的增加,破片杀伤面积也增大;在设定落速为500 m／s 时,计算落角分别为20°、40°、60°、80°、90°均存在一个使杀伤面积最大的炸高,由此可确定杀爆战斗部的最佳炸高。     

美国海军研究未来的战斧导弹战斗部

美国海军继最近完成了 2次动能贯穿战斗部演示飞行试验后 ,正在为雷锡恩公司的战术战斧对陆攻击巡航导弹研究几种战斗部方案 .1 92枚战术战斧导弹的低速率初始生产正在进行中 ,首批导弹定于 2 0 0 4年中期服役 ,装备 4 50kg爆炸 /破片战斗部 .美国海军计划首批采购 1 350枚导弹 ,但预计这一数字将增至 2 0 0 0多枚以补充伊拉克战争后的战斧导弹库存 ,并研制可替换战斗部 .据有关人士称 ,美国海军正在考虑战术战斧导弹的战斗部下一步将向哪方面走。贯穿型只是一种选择方案 .正在考虑的其它战斗部方案还有复合贯穿弹和爆炸 /破片战斗部 ,以及…     

基于偏心起爆的战斗部形状对破片密度的增益研究

为寻求同时解决定向战斗部对破片速度和杀伤密度增益的方法,以普通圆柱形战斗部为对照组,建立正六棱柱战斗部的三维模型。利用LS-DYNA对二者破片在端面中心、沿母线方向的偏心四点、八点3种起爆方式下的驱动过程进行模拟,评价破片的分散程度。结果表明:棱柱形战斗部的破片在目标方向的密度显著提升,是等径等高圆柱形战斗部的1.76倍;结合修正的格尼公式对棱柱形战斗部破片初速的估算,以及对破片单元速度数据的统计,分析得出偏心四点、八点起爆对棱柱形战斗部破片平均速度的增益分别为10.4%、21.2%;六棱柱战斗部与圆柱形战斗部在同一起爆方式下速度增益的效果相近。     

滑块式定向战斗部增益研究

为提高战斗部在目标方向上的破片密度,设计了一种新型滑块式定向战斗部。建立了该滑块式定向战斗部与普通偏心起爆定向战斗部的有限元模型,运用数值模拟和静爆试验相结合的方法研究了该定向战斗部的破片数目和速度增益。结果表明,该滑块式定向战斗部与相同质量和装药量的普通偏心起爆定向战斗部相比,在定向方位90°角度范围内破片数目增益38.8%,初速减小3%。     

偏心起爆定向战斗部威力研究

为研究偏心起爆定向战斗部毁伤威力,推导了偏心起爆点对侧延长线附近有限角度内应用的偏心起爆破片初速公式,并设计钨柱和钨球两种预制破片偏心起爆定向战斗部进行了试验验证。结果表明,所推导公式可用于偏心起爆定向战斗部计算。设计的偏心起爆战斗部的速度增益,钨柱破片为10.9%,钨球破片为19.8%。钨球破片初速、破片球面分布密度、毁伤概率均高于钨柱破片。     

杀伤爆破战斗部起爆方式对地面目标杀伤威力的影响

为提高杀伤爆破（简称杀爆）战斗部对地面目标的毁伤威力,利用靶场静爆试验和数值模拟方法开展了序贯起爆网络下的定向战斗部威力研究。基于LS-DYNA有限元程序分析不同起爆方式下杀爆战斗部的破片飞散规律,编写C语言程序获得有效破片落地时的分布密度和能量分布,结合毁伤概率法计算战斗部在落角、落速、落高不同运动参数下的有效毁伤面积。研究结果表明：偏心两线和偏心三线序贯起爆在定向方向的速度增益为20.3%、19.8%,序贯起爆可有效改善破片的飞散角,提高破片的落地动能和密度,进一步提高战斗部毁伤面积;偏心两线序贯起爆时战斗部的毁伤效能最高,有效毁伤面积增益最高可达809.1%;该毁伤面积计算方法可较好地反映出破片密度和动能对毁伤效能的影响,为不同起爆方式下杀爆战斗部的毁伤评估提供参考。     

爆炸变形战斗部初探

爆炸变形装药战斗部是定向型战斗部的一种,可以提高破片战斗部对目标毁伤概率.本文介绍了爆炸变形战斗部模型弹设计中的主要关键技术,设计了爆炸变形战斗部模型,并通过实验测量了爆炸变形战斗部模型破片密度的空间分布,探讨了不同参数对破片密度分布的影响,得到了破片分布定向特征明显的爆炸变形战斗部.结果表明,与相同尺寸的柱形战斗部相比,爆炸变形战斗部飞向目标的破片密度可以大幅度地提高,而且初速也有一定程度的提高,对空中目标具有良好的毁伤效果.     

定向战斗部破片飞散方向控制技术研究

定向战斗部是有效提高目标飞散方向上破片飞散密度的有效方式之一，分析介绍了偏心起爆定向战斗部破片的径向飞散控制、轴线角度及轴线展开控制所需的起爆点数量、位置及起爆时序等问题。分析结果表明，与中心点起爆圆柱形战斗部相比。采用三维定向飞散控制技术可以使飞向目标的破片密度提高1～3倍，同时破片速度增大，大幅度提高战斗部的毁伤效能。     

防空导弹战斗部破片飞散运动的仿真分析

在分析防空导弹战斗部破片飞散特性的基础上,建立了破片飞散运动模型及求解模型.通过对实例的三维仿真,得出了破片的空间飞散特性和散落区域.这种通过仿真分析防空导弹战斗部破片飞散特性的方法为定量计算防空导弹射击禁区和提高防空导弹引战配合效率提供了一种理论依据.     

多项式拟合计算命中目标破片数目

防空导弹普遍采用具有空心锥飞散区的破片式战斗部来杀伤目标要害部位，在进行引战配合仿真和导弹杀伤概率计算时．需要求解破片命中目标的数量。文中采用多项式拟合的方法，对破片覆盖目标面积、破片密度及命中目标破片数进行分析，并通过实例进行了仿真计算。     

导弹目标在可变形战斗部作用下毁伤特性的数值仿真研究

基于强度等效法对导弹目标各个关键部件建立等效模型,通过对可变形战斗部的一体化作用过程进行数值仿真,得到了目标在可变形战斗部作用下的毁伤图像.结果表明,可变形战斗部在目标方向的破片密度增益比较明显,能对目标造成严重毁伤;在自然破片和预制破片共同作用下,目标各部件发生不同程度的变形,对于等效壳体较薄的制导舱和发动机舱段,壳体变形较为严重.     

聚焦战斗部与普通杀爆战斗部毁伤效能比较

针对高效毁伤空中目标需求,开展聚焦破片战斗部与普通战斗部对导弹目标毁伤效果比较研究。开发了破片式战斗部对空中目标毁伤评估仿真系统,对同样弹目交汇条件下,某导弹受聚焦战斗部与普通杀爆破片战斗部打击下所遭遇破片数及弹体毁伤情况进行了仿真计算;利用模拟实验,比较了聚焦战斗部与普通杀爆战斗部的破片-冲击波联合作用对目标的毁伤效果。聚焦破片式战斗部击中目标的破片数量明显增多,且能形成切割性毁伤;聚焦战斗部破片-冲击波联合作用毁伤效果要强得多。     

具有独特用途的导弹-飞机交会模拟器

钻石军械引信实验室(DOFL)研制的交会模拟器是一种辅助设备,用以估计定角起爆导弹对各种目标的起爆和爆炸点。按本文研究的方法,该模拟器可用来:1)通过分析实战导弹试验飞行数据来计算攻击任意目标的引信-战斗部系统的有效性;2)为使设计的系统能达到理想的效率,估算所需要的最佳引信-战斗部参数。讨论了三种寻找光束与目标模型交会点的技术。此处的光束指的是引信天线波束,或叫战斗部杀伤方向图。用第一种技术,当假定目标具有要害点而导弹战斗部破片的速度不变时,估算出最佳延迟点火时间。第二种技术,是当延迟点火时间已知而目标具有杀伤范围时,可用以估算出破片的命中方向图。第三种技术,是当战斗部破片速度被空气阻力减小时,可估算出具有假想要害点的目标的最佳延迟时间。     

防空反导战斗部毁伤增强型破片技术分析

分析了直接动能碰撞技术在防空反导中的不足,对目前采用的各种毁伤增强型破片技术进行了比较和分析,认为应当加强对新型破片杀伤技术的分析和研究,提高破片式战斗部的毁伤效能,以便更好地对防空导弹战斗部改进与提高。一方面可以满足防空导弹的多功能性,能同时对付反导和反空气动力学目标;另一方面具有相当高的经济性。     

前向战斗部破片散布均匀性研究

前向战斗部形成尽量均匀的破片场对毁伤目标是必要的,因此需要对其破片散布均匀性进行定量分析。通过静爆试验得到了破片分布数据。根据破片散布特点,提出了评价战斗部径向均匀性的方法并进行了定量分析。破片区沿径向可分为中心均匀区、过渡区、稀疏区和外缘无效破片区4个部分。过渡区和稀疏区破片约占总数的45%,其分布密度随半径下降很快,必须改进战斗部结构使其向中间收敛。破片周向散布均匀性良好,均匀性指数为0.92。