半預(yù)制破片戰(zhàn)斗部破片威力分析

楊 琪 郇光周 王夢(mèng)楠

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半預(yù)制破片戰(zhàn)斗部破片威力分析

楊 琪 郇光周 王夢(mèng)楠

（陜西電器研究所，西安 710000）

某小型導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部既要求對(duì)遠(yuǎn)距離的人員進(jìn)行殺傷，又要求對(duì)近距離的輕型裝甲具有穿透能力，兩個(gè)方面的要求對(duì)戰(zhàn)斗部破片的設(shè)計(jì)是相互制約的。本文以該小型導(dǎo)彈為依據(jù)，建立了數(shù)學(xué)模型，并從理論上分析了預(yù)制破片戰(zhàn)斗部裝藥質(zhì)量、破片數(shù)量以及單個(gè)破片質(zhì)量對(duì)戰(zhàn)斗部威力的影響。研究結(jié)果表明裝藥質(zhì)量的變化對(duì)破片速度的影響非常大，破片數(shù)量或者單個(gè)破片的質(zhì)量的變化對(duì)破片速度的影響比較有限，并且破片數(shù)量較少時(shí)，破片數(shù)量的變化對(duì)單個(gè)破片能量的影響非常大。

裝藥質(zhì)量；破片數(shù)量；破片質(zhì)量；戰(zhàn)斗部威力

1 引言

破片對(duì)有生目標(biāo)如人員、飛機(jī)和車輛等的殺傷破壞作用是殺傷戰(zhàn)斗部的主要戰(zhàn)技指標(biāo)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)殺傷戰(zhàn)斗部的破片特性以達(dá)到對(duì)有生目標(biāo)的最大殺傷效果，是殺傷戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)的目標(biāo)。當(dāng)前殺傷爆破戰(zhàn)斗部的設(shè)計(jì)仍然是以分析與綜合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)中的借鑒與依據(jù)[1]。文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)[3]以某小口徑預(yù)制破片榴彈為依據(jù)，假定預(yù)制破片的數(shù)量和單個(gè)破片的質(zhì)量為定值，主要分析了破片初速、單個(gè)破片大小、破片形狀對(duì)殺傷面積的影響規(guī)律。文獻(xiàn)[4]對(duì)某口徑榴彈分析了破片尺寸、破片飛行距離對(duì)破片威力的影響。文獻(xiàn)[5]建立了球形破片對(duì)避彈衣和人體侵徹的數(shù)學(xué)模型，并分析了球形破片對(duì)避彈衣以及人體不同部位的侵徹能力。

本文以某小型導(dǎo)彈為依據(jù)，建立了數(shù)學(xué)模型，并從理論上分析了預(yù)制破片戰(zhàn)斗部裝藥質(zhì)量、破片數(shù)量以及單個(gè)破片質(zhì)量對(duì)戰(zhàn)斗部威力的影響，理論分析的結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)價(jià)值。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 概述

某小型導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部為半預(yù)制殺傷爆破戰(zhàn)斗部，戰(zhàn)斗部形狀為圓柱體，戰(zhàn)斗部的總質(zhì)量為，預(yù)制破片為菱形，破片數(shù)量為，單個(gè)破片質(zhì)量為，裝藥質(zhì)量為=-×。

2.2 破片速度

破片初速采用修正的Gurney公式：

3 參數(shù)討論

依據(jù)某小型導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)戰(zhàn)斗部的威力參數(shù)進(jìn)行了分析討論。該戰(zhàn)斗部的總質(zhì)量為定值。

3.1 裝藥質(zhì)量對(duì)破片威力的影響

圖1和圖2給出了裝藥質(zhì)量分別為1.0kg、1.5kg、2.0kg時(shí)破片速度和單個(gè)破片能量的空間分布。可以看到裝藥質(zhì)量對(duì)破片初速和單個(gè)破片能量的影響非常大，但對(duì)于破片速度空間分布的影響不大，并且隨著裝藥質(zhì)量的增加，破片速度是增加的。當(dāng)裝藥質(zhì)量從1.0kg增長(zhǎng)到2.0kg時(shí)，破片初速?gòu)?334m/s增長(zhǎng)到了2038m/s，單個(gè)破片能量的初值從2.67kJ增長(zhǎng)到了6.23kJ，隨著距離的增大，破片的速度和單個(gè)破片的能量都是降低的。由此可見在殺傷戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)的過(guò)程中，裝藥質(zhì)量是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，在取值時(shí)需要慎重考慮。

圖1 裝藥質(zhì)量對(duì)破片速度的影響

圖2 裝藥質(zhì)量對(duì)單個(gè)破片能量的影響

3.2 破片數(shù)量對(duì)破片速度的影響

圖3和圖4是破片數(shù)量分別為100、500、1000時(shí)破片速度和單個(gè)破片能量的空間分布。可以看到破片數(shù)量的變化對(duì)破片初速?zèng)]有影響，隨著破片數(shù)量的增加，破片速度在空間中的衰減速度會(huì)加快；破片數(shù)量的增加導(dǎo)致單個(gè)破片的能量降低，同時(shí)破片數(shù)量對(duì)單個(gè)破片能量的影響程度隨著破片數(shù)量的增加會(huì)減弱。隨著破片數(shù)量的增加，單個(gè)破片的質(zhì)量和速度都會(huì)降低，使得能量降低。隨著破片數(shù)量的增多，破片數(shù)量變化對(duì)單個(gè)破片質(zhì)量的影響程度會(huì)減弱，對(duì)破片速度的空間分布的影響程度會(huì)增強(qiáng)，圖4中的單個(gè)破片能量衰減的速度會(huì)隨著破片數(shù)量的增多而下降，也說(shuō)明破片數(shù)量的變化對(duì)破片質(zhì)量的影響程度更大，對(duì)破片速度的影響程度是有限的。隨著觀測(cè)點(diǎn)距爆心距離的增大，破片數(shù)量的變化對(duì)破片速度的影響逐漸增大，并且在距爆心20m處，破片數(shù)量為100時(shí)破片速度為1215m/s，單個(gè)破片能量為21.10kJ；破片數(shù)量為1000時(shí)破片速度為999m/s，單個(gè)破片能量為1.43kJ，也可以看到破片數(shù)量的變化對(duì)破片速度的影響是有限的。

圖3 破片數(shù)量對(duì)破片速度的影響

圖4 破片數(shù)量對(duì)單個(gè)破片能量的影響

3.3 單個(gè)破片質(zhì)量對(duì)破片速度的影響

圖5 單個(gè)破片質(zhì)量對(duì)破片速度的影響

圖6 破片質(zhì)量對(duì)單個(gè)破片能量的影響

圖5和圖6給出了單個(gè)破片質(zhì)量分別為3g、5g、8g、10g時(shí)，破片速度和單個(gè)破片能量的空間分布。可以看到單個(gè)破片質(zhì)量對(duì)破片速度的初速?zèng)]有影響，破片速度隨距離的衰減近似為線性的，隨著單個(gè)破片質(zhì)量的增加，破片速度衰減的速度會(huì)加快；隨著單個(gè)破片質(zhì)量的增加，破片的能量是增加的，但是對(duì)破片能量的空間分布影響很小。隨著觀測(cè)點(diǎn)距爆心距離的增大，破片數(shù)量的變化對(duì)破片速度的影響逐漸增大，并且在距爆心20m處，單個(gè)破片質(zhì)量從3g增加到10g，破片速度降低了120m/s，單個(gè)破片的能量從1.51kJ增加到6.40kJ，可見單個(gè)破片質(zhì)量的變化對(duì)破片速度的影響是有限的。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于該小型導(dǎo)彈所使用的半預(yù)制殺傷爆破戰(zhàn)斗部，裝藥質(zhì)量對(duì)于破片速度的影響非常大，裝藥質(zhì)量的增加使得破片初速增加，而破片數(shù)量以及單個(gè)破片質(zhì)量的變化對(duì)破片初速?zèng)]有影響。裝藥質(zhì)量對(duì)破片速度的空間分布影響很小，破片數(shù)量的增加或者單個(gè)破片質(zhì)量的降低都會(huì)使得破片速度在空間上的衰減加快。裝藥質(zhì)量的變化對(duì)破片速度的影響非常大，破片數(shù)量或者單個(gè)破片的質(zhì)量的變化對(duì)破片速度的影響比較有限。裝藥質(zhì)量和單個(gè)破片的質(zhì)量與破片能量都是近似線性相關(guān)的，破片數(shù)量較少時(shí)，破片數(shù)量的變化對(duì)單個(gè)破片能量的影響非常大，在設(shè)計(jì)上需要做出慎重考慮。

1 魏惠之，朱鶴松，汪東暉，等. 彈丸設(shè)計(jì)理論[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985

2 金麗，趙捍東，曹紅松，等. 預(yù)制破片對(duì)地面人員目標(biāo)的殺傷威力分析[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2006(4)：157～159

3 趙捍東，金麗，翟玉蘭，等. 預(yù)制破片殺傷威力影響因素分析[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2007(1)：150～151

4 孫艷馥，袁志華. 預(yù)制破片對(duì)空中目標(biāo)殺傷威力分析[J]. 科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007(13)：87

5 趙振榮，裴思行. 球形破片對(duì)人員的殺傷威力研究[J]. 兵工學(xué)報(bào)，1994 (4)：15～19

6 隋樹元，王樹山. 終點(diǎn)效應(yīng)學(xué)[M]. 國(guó)防工業(yè)出版社，2000

Analysis of Fragment Power of Semi-prepared Fragment Warhead

Yang Qi Huan Guangzhou Wang Mengnan

(Shanxi Electrical Equipment Institute, Xi’an 710000)

A small missile warhead requires both the killing of long-distance person and the ability to penetrate light armor at close range. The requirements of the two aspects are mutually restricting the design of warhead fragmentation. Based on the small missile, this paper establishes a mathematical model, and theoretically analyzes the impact of the charge mass, the number of fragments, and the mass of single fragment on warhead power. The results show that the change of charge mass has a great influence on the fragment velocity, and the effect of the number of fragments or the mass of single fragment on the fragment velocity is relatively limited, and when the number of fragments is small, the number of fragments affects the energy of single fragment seriously.

charge mass；number of fragments；fragment mass；warhead power

楊琪（1991），碩士，航天工程專業(yè)；研究方向：導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)。

2018-06-19