MEFP式戰斗部侵徹鋼靶的毀傷效應研究

吳鋒，孔毓琦，柳科學，李曉峰

（73011部隊裝備部軍械裝甲處，浙江湖州 313006）

0 引言

目前在防空反導彈藥上廣泛應用的戰斗部形式有預制破片、連續桿式戰斗部等類型，這類戰斗部具有破片數量多，破片場分布理想、命中率高的優點［1］。但對于直徑一般較小的近程防空反導彈藥來說，使用上述類型戰斗部來達成有效毀傷來襲導彈戰斗部的任務，則存在明顯的困難。小直徑防空彈藥受總質量和內部空間限制，配用的戰斗部尺寸小且裝藥少，這就導致預制破片式戰斗部和連續桿式戰斗部的單個破片的動能較小，不足以穿透來襲戰斗部的厚殼體，雖然命中卻不能使之徹底失效的問題，所以必須采用新的方法來解決。

MEFP又稱多彈頭爆炸成型彈丸是multiple explosively formed projectile的簡稱，與一般的預制破片戰斗部技術相比，它具有對目標打擊毀傷率高、遠距離打擊能力強等特點［2］。其藥形罩通常都被設計成能形成多個帶凹槽的裝藥結構，在炸藥爆轟時聚能效應的作用下，可以形成多個質量較大并且速度較高的EFP彈丸，從而對目標實施有效的攻擊［3］。

1 MEFP戰斗部爆炸成型過程仿真

1.1 仿真模型的建立

本文的仿真模型如圖1所示:戰斗部沿軸向布置馬鞍狀的MEFP藥形罩，每列6個，藥形罩截面為變壁厚球缺形式。使用顯式動力學分析軟件AUTODYN-3D建立的模型（圖1）。其中MEFP藥形罩，內部裝藥和端蓋均采用ALE算法以滿足爆炸成型過程中大變形的要求。為避免端點起爆條件下導致的EFP飛散時軸向速度差過大，分布場難以控制的問題，采用沿軸向中心線起爆方式。仿真過程中10 μs停止炸藥作用，全部成型過程在100 μs內結束。為簡化建模過程，對列與列之間的EFP連接進行了斷開處理。

圖1 仿真模型

1.2 仿真模擬過程

方案單個破片的成型過程如圖2所示。

在炸藥起爆后藥形罩的兩端首先開始出現彈性變形，隨著爆炸作用的延續，在爆轟產物和爆轟壓力的作用下，罩頂微元開始被壓垮變形并流向藥形罩的對稱中心，這個時候藥形罩也同時被壓垮和變形，于是整個藥形罩就開始向前運動［4］。

圖2 破片成型過程圖

1.3 仿真試驗結果

該方案單個破片的速度和質量變化過程如圖3和圖4所示。

圖3 成型過程速度－時間圖

圖4 成型過程質量－時間圖

由圖3可以得知，破片在10 μs時速度基本達到最大值1 897.7 m/s。同時由圖4可知:優化方案的單個成型彈丸的質量達到將近13 g，明顯高于普通預制破片的質量。

1.4 EFP侵徹鋼靶威力仿真

現取10 mm的45鋼作為靶板，以仿真形成的質量約為13 g，速度為1 897.7 m/s的EFP作為彈丸，運用AUTODYN軟件對EFP侵徹靶板的毀傷過程進行模擬和仿真，以此來驗證EFP的侵徹性能。其侵徹過程如圖5所示。

通過數值仿真分析，可以得出結論:MEFP戰斗部形成的EFP能對10 mm的45鋼靶進行有效侵徹，可以對戰斗部造成穿孔網狀破壞。由此可以看出，以EFP作為戰斗部來對巡航導彈進行抗擊在毀傷效果上來看是完全可行的，并且EFP的穿孔比較大，進入靶后的金屬比較多，在炸高合適的條件下甚至能引爆巡航導彈的裝藥，因此后效要比一般破片大很多，能更加有效的起到對巡航導彈的毀傷作用［5］。

2 MEFP毀傷效應試驗

2.1 試驗方法

基于扇形靶試驗方法，在MEFP戰斗部周圍一定半徑內布置鋼制立靶來驗證成型情況［6］。由前面對巡航導彈進行等效得到該巡航導彈最大等效鋼靶厚度不超過10 mm，因此本文取10 mm的45鋼作為等效靶板進行仿真分析。

試驗布局和實物圖如圖6及圖7所示，試驗彈被放置在高1.5 m的平臺上，引信朝上，在不同距離設置圓心角為60°的扇形靶板，靶高3 m，厚度為10 mm，彈丸爆炸后，統計各個靶板上的破片。

圖6 試驗布局示意圖

圖7 試驗實物布局圖

試驗戰斗部如圖8所示，該戰斗部由8列MEFP藥形罩組成，藥形罩的尺寸形狀同優化方案，中間空隙裝填8701炸藥且引爆方式為線起爆，兩端蓋上端蓋，外表殼體為鋁殼，而藥形罩實物圖如圖9所示。

2.2 試驗結果及分析

其試驗結果如圖10所示。

靶板為45鋼，鋼板表面劃分好區域以便進行數據處理。試驗結果顯示該戰斗部形成的破片能有效穿透20 m處的等效鋼靶，靶板上留下的侵徹孔徑近似呈條狀，考慮到侵徹過程中，EFP會在靶板表面開坑和擴口，從而導致侵徹孔洞稍大于成型彈丸的截面尺寸，使其開孔能力遠大于預制破片型戰斗部的破片開孔能力，因此能對來襲的戰斗部造成更大的破壞［7］。

2.3 試驗結論

1）該戰斗部形成的破片能有效穿透20 m外的10 mm等效鋼靶，靶板上留下的侵徹孔徑近似呈條狀，且破孔面積較大。

2）該戰斗部形成的破片目前只能對裝藥起到引燃作用，如果想要達到引爆的效果還需進一步研究。

3 結語

本文主要對MEFP戰斗部方案進行仿真，求得了其形成的EFP的相關參數，并對其能否有效侵徹10 cm的靶板進行了模擬，接著利用具體試驗來驗證數值模擬結果的正確性，試驗表明該方案戰斗部形成的破片能有效穿透20 m外的10 mm等效鋼靶，并且在一定情況下能引燃帶殼裝藥，達到了預期目標，這為下一步研究工作的開展奠定了一定的基礎

［1］秦友花，周聽清.爆炸成型彈丸的試驗研究［J］.實驗力學.2002，17（2）:160-163.

［2］郭志俊，張樹才，林勇.藥型罩材料技術發展現狀和趨勢［J］.中國鉬業.2005，（29）4:40-42.

［3］梁爭峰，胡煥性.爆炸成型彈丸技術現狀與發展［J］.火炸藥學報.2004（3）:65-70.

［4］王儒策，趙國志.彈丸終點效應［M］.1版.北京:北京理工大學出版社，1993.

［5］王樹魁，貝靜芬，等譯.成型裝藥原理及其應用［M］.北京:兵器工業出版社，1992.

［6］郭美芳.多模式戰斗部與起爆技術分析研究［J］.探測與控制學報，2005（1）.31-34.

［7］曹兵.EFP成型機理及關鍵技術研究［J］.南京航空航天大學博士后學位論文，2001.2.