模拟测试技术在子弹药上的应用研究

李建强， 赵玉清， 安俊鑫

（豫西工业集团有限公司，河南 南阳473000）

0 引言

常规炮弹、火箭弹、航弹在对付人员、车辆等轻型目标时能量总量集中，趋于过毁伤。子母弹既能充分发挥毁伤有生力量的效能，又能远距离攻击坦克防护的薄弱环节--顶装甲。因此，子母弹已成为野战火炮和野战火箭炮的主要弹种。以战斗部壳体作母弹，内装多个子弹在目标上空抛出，毁伤集群目标的常规弹药称为集束弹药。一个集束弹药内可以装2到几千枚子弹。

按配用分：可分为后装炮子母弹、迫击炮子母弹、火箭炮子母弹、空投子母弹。按开舱方式可分为推板推出式（又可分为前开舱、后开舱）、靠中心爆管爆开的横向开舱方式等［1］。

在子弹药科研、生产中需要考核子弹药引信和战斗部的各项性能，模拟测试技术得到广泛应用，并且像子弹药动破甲威力指标只有通过模拟试验才能考核。子弹模拟测试包括子弹的强度、子弹引信发火性、子弹引信保险及解除保险距离、子弹威力的模拟测试。因此，总结子弹药模拟测试技术，并制定子弹药模拟测试技术规范和标准很有必要。

1 子弹药强度模拟测试技术

除另有规定外，子弹试验应符合下列环境条件：

a）温度：16℃～30℃；

b）工房相对湿度：40%～70%；

c）风速：小于10m／s。

1.1 中心爆管开舱的子弹药强度模拟测试技术

导弹、制导火箭和远程火箭一般采用中心爆管开舱，如图1所示。

图1 中心爆管开舱的子母弹

子弹药在开舱时及开舱后受到上万个g的横向过载、高达900m／s的存速和较大的动压。较大的横向过载、存速和动压对子弹药的弹体、稳定带和翼片强度带来严重的挑战。

导弹飞行试验次数和试验数量有限并且费用高昂，因此必须利用模拟测试方法考核子弹药强度是否满足要求。

1.1.1 子弹药开舱过载模拟测试方法

（1）目的

考核子弹药在开舱过载作用下强度是否满足设计要求。

（2）基本原理

用锤击试验的方法或用空气击锤试验模拟子弹药受到的开舱过载。

（3）测试过程

这里介绍锤击试验方法。试验在标准锤击试验机WJ233上进行。试验前标定锤击试验机各齿的加速度值。试验方法：将被考核的子弹药（被试品）用辅助工具连接到锤击试验机的击锤上，被试品轴线垂直于击锤运动方向，根据子弹药受到的开舱过载，确定锤击试验机的齿数，释放击锤，击锤撞击到铁砧上，子弹药受到相当于开舱过载的力。

（4）评定标准

拆开检查产品零部件有无变形及变形量，引信零件不应变形，弹体变形量应≤0.2mm。

1.1.2 子弹药高存速模拟测试方法

导弹和远程火箭子母弹开舱时的速度一般在（600～900）m／s，这么高的存速给子弹药强度、飞行稳定性和作用可靠性带来很不利的影响。

（1）目的

考核子弹药在高存速开舱情况下的强度。

（2）基本原理

一般用模拟发射器，发射子弹药，使其获得高存速。模拟发射器要有足够的强度，炮管要足够长，以获得高初速和低的后坐过载。炮管不带膛线。

（3）测试过程

试验条件：

a）发射药：2号小粒黑、樟枪药；

b）射角：0°～45°；

c）射击距离≥400m；

d）目标：中等硬度地面／水面／灌木丛／水稻田等；

e）子弹战斗部：惰性装药战斗部。

试验方法：

将子弹套入弹托，战斗部朝向炮口装入炮膛，将带有电点火头的药包装入药室，将药室装入炮膛，通电，发射子弹。

（4）评定标准

子弹药应能正常发火。

1.2 加榴炮子弹药强度模拟测试技术

（1）目的

用等效模拟锤击试验方法，模拟加榴炮子弹药在膛内受到的后座过载和横向冲击过载，考核子弹强度。

（2）基本原理

等效模拟锤击试验方法：在锤击试验机上，使子弹分别受到轴向和横向过载，过载值随配用加榴炮的过载值定，可进行1～5次循环试验。

（3）测试过程

试验在标准锤击试验机WJ233 上进行。试验前标定锤击试验机各齿的加速度值。试验方法：将被考核的子弹药（被试品）用辅助工具连接到锤击试验机的击锤上，被试品轴线分别平行、垂直于击锤运动方向，根据子弹药受到的过载，确定锤击试验机的齿数，释放击锤，击锤撞击到铁砧上，子弹药受到相当于开舱过载的力。可进行1～5次循环试验。

（4）评定标准

拆开检查产品零部件有无变形及变形量，引信零件不应变形，弹体变形量应≤0.2mm。

2 子弹药引信模拟测试技术

2.1 子弹引信保险及解除保险距离模拟测试技术

（1）目的

考核子弹引信保险及解除保险距离。

（2）基本原理

用模拟发射器发射子弹，使子弹能够到达引信保险及解除保险距离［2］。

（3）测试过程

子弹引信保险及解除保险距离测试方法：

用模拟发射器发射；分别在子弹引信保险及解除保险距离立靶。

发射药：2号小粒黑；

发射药量：××g；炮管转速×××rpm；当子弹配用于非旋转弹时炮管不旋转；子弹引信装在假子弹战斗部上试验。

模拟发射器如图2所示。

图2 模拟发射器

（4）评定标准

在保险距离上立靶，子弹引信不许靶前、靶上炸，在解除保险距离上立靶，应靶上炸或落地炸。

保险距离测试子弹引信不允许空炸，解除保险测试中允许空炸1发。

2.2 子弹引信发火率模拟测试技术

（1）目的

考核子弹引信发火率是否满足指标。

（2）基本原理

用模拟发射器发射子弹药，使子弹药获得后坐力、离心力以及速度。

（3）测试过程

子弹引信发火率测试条件：

a）模拟发射器，转速（×××±100）rpm，当子弹配用于非旋转弹时炮管不旋转，发射药：2号小粒黑××g；

b）射角：0°～45°；

c）射击距离（185～400）m；

d）目标：中等硬度地面／水面／灌木丛／水稻田等；

e）子弹战斗部：惰性装药战斗部。

（4）评定标准

在回收率不低于85%的前提下，置信度为0.90时，子弹引信对中硬度目标（中硬度目标指子弹抛撒落地后，包括稳定装置在内的子弹整体不能完全没入目标介质内的目标，如中等硬度地面、卵石地等）的综合发火可靠度置信下限为××；对软目标（软目标指子弹抛撒落地后，包括稳定装置在内的子弹整体可完全侵入目标介质内的目标，如水稻田、灌木丛、松软初耕 地、厚雪等）的综合发火可靠度置信下限为××。

2.3 子弹风洞试验

（1）目的

进行速度（0～60）m／s吹风试验，考核子弹以平衡落速稳定下落过程中的子弹落姿；进行（30～400）m／s吹风试验，考核子弹发电机工作特性；进行（300～1 100）m／s风动试验，考核抛撒段子弹药飞行姿态和稳定机构强度。

（2）基本原理

用夹具装夹子弹，压缩空气以一定的速度流过子弹，使子弹获得相对速度。

（3）测试过程

空气压缩机产生压缩空气，经过管道流过储气罐，利用水银柱测得储气罐流出的气流速度，装有子弹的夹具放置于储气罐气流出口处，使子弹获得相对速度。

简易风洞试验装置，如图3所示。

图3 简易风洞试验装置

（4）评定标准

a）考核子弹在一定速度下是否解除保险，若解除保险，则合格；

b）考核子弹在一定速度下的强度和子弹姿态以及稳定性；若稳定装置不损坏，则强度合格；若子弹攻角小于30°，则子弹姿态以及稳定性满足要求；

c）考核发电机的工作特性。若发电机电量满足要求则合格。

3 子弹药威力模拟测试技术

3.1 动破甲威力

（1）目的

考核子弹的动破甲威力。

（2）基本原理

用模拟发射器发射子弹药，使子弹药获得后坐力、离心力以及着靶速度［3］。

（3）测试过程

动破甲威力试验方法：

a）模拟发射器转速（×××±100）rpm，当子弹配用于非旋转弹时炮管不旋转，发射药：2号小粒黑×g；

b）法向角：0°、12.5°和25°，测试样本应平均分配；

c）射击距离45m±3m；

d）主靶板：××mm 厚均质装甲钢板，后效板：10mm 厚Q235钢板；

e）主靶板与第一层后效板间距50mm，后效板间距10mm；

f）子弹战斗部配用改装的子弹引信。

动破甲威力试验，如图4所示。

图4 动破甲威力试验

（4）评定标准

法向角不大于25°、着靶速度为子弹平衡落速的条件下，按照GJB140-1986的要求，能够穿透××mm 厚的均质装甲钢主靶板和1层10mm厚的Q235钢后效板。

3.2 静破甲后随进效能模拟测试技术

（1）目的

考核子弹药的静破甲后随进效能。

（2）基本原理

模拟真实子弹射流静破甲，子弹射流垂直穿透××mm 厚的均质装甲钢板后，评定在靶后1m处的杀伤能力。

（3）测试过程

a）子弹战斗部配改装起爆子弹引信；

b）试验应使用随进效能专用试验装置，被试子弹应垂直放在主靶板上端面试验装置的中心位置；

c）浸有汽油、柴油的棉纱团对角放置，棉纱放置应占满由相邻两块五合板与半径为250mm内切圆所围成的面积；

d）用塑料导爆索和专用起爆器起爆子弹。

（4）评定标准

爆轰能量综合效应至少能破坏××块五合板（即产生贯穿性裂纹）；

4块五合板穿孔数不少于××个；

穿透1.5mm 厚Q235钢板的杀伤元不少于××个；能引燃易燃物。

分项统计试验结果，若第一样本试验不合格时，允许试验第二样本，两个样本试验结果连续计算，第一样本合格的项目即视为该项合格。

4 用小火箭模拟制导火箭和导弹的飞行模拟试验

（1）目的

考核子弹的强度和发火性。

（2）基本原理

将子弹装入模拟火箭弹，模拟火箭弹在达到规定的速度和高度时，时间引信作用，引爆中心爆管，使子弹获得需要的速度。

（3）测试过程

122mm 模拟火箭弹是具有中心爆管的122mm火箭弹，将子弹装入122 mm 模拟火箭弹，发射122mm 模拟火箭弹，在达到规定的速度和高度时，时间引信作用，引爆中心爆管，抛撒子弹，子弹获得需要的速度，向地面运动，落地发火。用122 mm 模拟火箭弹可以模拟（300 ～1 100）m／s的开舱速度和（200～5 000）m 的开舱高度。

（4）评定标准

子弹强度满足要求，子弹发火率满足指标要求。

5 结论及建议

在子弹药科研、生产中用模拟试验考核子弹药引信和战斗部的各项性能如子弹的强度、子弹引信发火性、子弹引信保险及解除保险距离、子弹威力技术成熟，方法简单，能够模拟子弹药的实际环境，并且经过实践考验，因此，建议制定子弹药模拟测试技术规范和标准很有必要，并引用以上测试方法。

［1］ 赵玉清.子弹发展现状与趋势［J］.探测与控制学报，2013，35（3）：1-7.

［2］ GJB 4024-2000.炮用子母弹定型试验规程［S］.2000.

［3］ GJB 5140-2002.子母弹子弹通用规范［S］.2002.