浅析新型聚能多模战斗部成型

张起博，焦志刚，张镇洲

（沈阳理工大学装备工程学院，辽宁 沈阳110159）

伴随着现代战场中的装甲功能多样化，传统的单一作战武器在战争中起到的作用也在逐渐减弱，为了更好地适应现代战争需求，世界各国对多功能的武器和弹药加强了研究，而多模战斗部就是现代战争研究的重要内容，其通过配备多种毁伤武器和弹药，使得多模战斗部在战场中能够执行多种战斗任务，包括远近不同的目标毁伤以及不同厚度的装甲毁伤等，这种多模战斗部使得其在战场中的作用大大增加。

1 多模战斗部的现状研究

对于多模战斗部，其在战争中逐渐消除了传统武器的单一作战效果，根据当前战争中对武器装备的需求，多模战斗部具有一弹多用的效果，对于这一武器装备，其最早起源于成型装药技术，在二战期间，各国已经将成熟的成型装药技术应用在军事用品中，像常见的迫击炮等，这些装备的应用使得作战方能够对敌人进行不同的毁伤性打击。但随着现代科学技术的快速发展，装甲的研究也在逐渐深入，这使得传统的成型装药技术已经不在能够满足战争的需求，在此基础上，将成型装药结构和起爆方式传感器等技术进行整合，形成了多功能战斗部，其在战场上能够根据不同的需求进行智能化的毁伤打击，提高战争胜利的几率[1]。

1.1 国外研究现状

对于国外的多模战斗部研究，其一直作为自身军事力量发展的重要内容，特别是对于以美国为首的现代发达国家，其在早期就已经研制成功了多模战斗部为主的攻击弹药，加上其后期对多模巡飞弹的重视，使得各种巡飞弹和精确打击弹药研究不断出现，这些弹药在战场上能够对多种不同硬度的装甲以及软目标进行准确的打击，从而制约战争的胜利。

1.2 国内研究现状

同国外的多模成型装药技术不同，我国在这一方面同样进行了大量的研究，在我国的多所高校的研究机构中，其根据多模战斗部的相关内容进行了大量的实验，从而获得了多模战斗部技术的丰富经验。在当前，我国的多模战斗部主要是针对射流金属罩结构进行研究，从而开发具有小角度的锥形药型罩，这种药型罩在在战场中的应用能够增强我军的作用能力，从而大大提高了我国的国防力量。

2 双模战斗部形成过程理论研究

2.1 聚能射流形成理论

对于聚能射流理论，其最早出现在1984年，在该理论中将金属的药型罩视为无粘性的可压缩的流体，然后根据流体学的相关理论得到金属的射流长度，这一长度为一定值。然后相关人员对这一研究结果进行了大量的实验验证，从而了解到毁伤元具有一定的速度梯度，这一理论得到了各国相关学者的广泛认可。

根据流体力学的相关理论知识可以发现，在研究的过程中能够形成不可压缩的斜定常流，当形成两股对称的射流时，其在汇聚钱的射流和汇聚后的佘亮在速度方面相同。通过这一理论研究，能够在药型罩压

2.2 不同起爆方式对聚能成型的影响研究

对于不同的起爆方式，其能够使得聚能成型产生不同的变化，首先是单点起爆，这种起爆条件下，爆轰波的稳定性较强，在传播过程中能形成恒定的C-J爆压，通过这一理论能对爆轰的产物以及相关曲线进行确定和分析，得到爆轰点的传播速度同之前的前进速度是相同的，后面形成的稀疏波无法对反应区域造成影响，因此，在爆轰之后，其反应能量能够得到充分的利用，从而减少了爆轰过程中的能量浪费[2]。然后是环形起爆，对于这种起爆方式，其在发生的过程中不仅能够形成同单点起爆相同的C-J爆轰波，同时还能够在爆轰的过程中形成碰撞性的马赫波，这种炸药在爆炸之后能够形成同金属罩表面相平行的爆轰波，其在对压垮速度进行计算时是通过爆轰波驱动平板理论进行的。

2.3 J PC和J E T转换的理论研究

对于单点起爆模式，其形成的爆轰波在炸药中能够进行稳定的传播，且形成的爆轰波的压力较为稳定，对于这种起爆房型，其能够通过相关公式对其爆速以及药型罩的锥角等进行确定。而对于环形爆，这种起爆方式在发生的过程中能够形成2个不同的爆轰波，这两种爆轰波在传播的过程中能够向长城高压爆轰波，其在传播的过程中能够对药型罩进行压垮，且压垮需要分为两个部分进行计算。通过对两种不同爆轰波进行研究可以得到对应的药型罩微元的压垮速度，其中环形爆的压垮速度要明显高于单点起爆，且对应的爆轰波压力也有明显的差别，在这种情况下能够对装药中心点的单点起爆和装药尾端的环形起爆之间的JPC和JET进行相互转换。

3 双模聚能装药结构优化设计研究

对于双模战斗部，其在战场中能够对不同类型的目标进行分析和辨别，然后根据目标的种类对其进行不同的打击效果，而在装药单一的情况下，双模战斗部能够根据目标选择对应的起爆方式，从而实现对不同目标的精确打击，且在战争过程中多模战斗部具有携带方便等优势。同传统的聚能射流装药装置相比，双模聚能装药的锥角范围更小，其后端的质量同前端相比较小，加上自身的高速运动型，在战争中能够对厚装甲等进行毁伤[3]。此外，还有郁金香罩和双锥罩等，这些装药结构在金属射流中的应用能够大大提高双模战斗部的攻击力。

3.1 双模聚能装药成型结构设计研究

对于常见的双模聚能装药成型结构，其选择的起爆方式主要为装药中心点单点起爆和装药尾端环起爆；对于药型罩的结构，其采用的是喇叭状，然后根据药型罩的结构对炸药以及空气等部分的组成进行网格建模，并根据单元算法对不同的物质进行量计算等。首先是对模型材料和参数进行选择，由于材料的选择对仿真实验的结果具有较大的影响，在进行测试的过程中需要结合材料的模型对其材料的结构性能和力学性能等进行研究，从而实现高爆速情况下的药型罩选取。另外，炸药的选取还需要根据其起爆后形成的爆轰波进行确定，这是由于爆轰波是用来形成金属射流。而对于数值仿真，其需要根据成型装药的相关研究选择对应的装药数据等，保证射流的头部速度控制在一定范围内，这样能够对爆轰波的压垮速度进行更加准确的计算[4]。

3.2 药型罩结构参数对双模毁伤元的形成影响研究

首先是药型罩的高度影响，根据相关研究可以得知，对于双模聚能战斗部，其起爆方式对药型罩的毁伤元成型具有较大的影响，结合侵彻体的头部速度等，其高度增加，则毁伤元的头部速度会出现逐渐增大，但其长度却逐渐减小，但在进行药型罩高度设计时，虽然金属射流增加会使得其侵彻深度增加，但药型罩的稳定性却会逐渐下降。此外，对于药型罩的曲率半径，其在发生改变时同样会对双模成型装药造成较大的影响，一般情况下，药型罩的伸变率增大和毁伤元的长度过大都会造成其在飞行过程中的稳定性受到较大的影响，且其侵彻性也会受到较大的影响。最后则是药型罩的壁厚，针对不同的药型罩壁厚，其毁伤元过长同样会对爆轰波造成较大的影响。

4 总结

综合上述所说，随着现代战争的发展和科技的快速进步，新型聚能多模战斗部将会成为战争中的主要武器和弹药，其能够根据不同目标调整自身的起爆方式等，从而实现对敌人的最大打击效果。在本文中，当装药结构稳定时，不同的起爆方式往往会产生不同的爆轰波，这些数据能够通过对应的公式计算得到，在研究的过程中可以通过相关公式得到其爆轰波的效果。此外，对于起爆方式，其一般情况下是首位两种不同的起爆，从而形成对称的爆轰波，通过两种爆轰波的相互作用，形成稳定的爆轰波压力，增强毁伤元的稳定性。

[1]龚柏林，初 哲，王可慧，等.多模式毁伤元成形的数值仿真和实验研究[J].弹箭与制导学报，2016，36（5）：45-47，56.

[2]郝 莉，王 成，宁建国，等.聚能射流问题的数值模拟[J].北京理工大学学报，2003，23（1）：19-21.

[3]孙 建，谷鸿平，王利侠，等.多模式聚能破甲战斗部技术研究[J].弹箭与制导学报，2012，32（5）：67-70，74.

[4]李慧子，李文彬，曾 勇，等.优化设计多模战斗部球缺型药型 罩 结 构 [J].科 学 技 术 与 工 程 ，2012，12（17）：4154-4158，4170.