MEFP式战斗部侵彻钢靶的毁伤效应研究

吴锋，孔毓琦，柳科学，李晓峰

（73011部队装备部军械装甲处，浙江湖州 313006）

0 引言

目前在防空反导弹药上广泛应用的战斗部形式有预制破片、连续杆式战斗部等类型，这类战斗部具有破片数量多，破片场分布理想、命中率高的优点［1］。但对于直径一般较小的近程防空反导弹药来说，使用上述类型战斗部来达成有效毁伤来袭导弹战斗部的任务，则存在明显的困难。小直径防空弹药受总质量和内部空间限制，配用的战斗部尺寸小且装药少，这就导致预制破片式战斗部和连续杆式战斗部的单个破片的动能较小，不足以穿透来袭战斗部的厚壳体，虽然命中却不能使之彻底失效的问题，所以必须采用新的方法来解决。

MEFP又称多弹头爆炸成型弹丸是multiple explosively formed projectile的简称，与一般的预制破片战斗部技术相比，它具有对目标打击毁伤率高、远距离打击能力强等特点［2］。其药形罩通常都被设计成能形成多个带凹槽的装药结构，在炸药爆轰时聚能效应的作用下，可以形成多个质量较大并且速度较高的EFP弹丸，从而对目标实施有效的攻击［3］。

1 MEFP战斗部爆炸成型过程仿真

1.1 仿真模型的建立

本文的仿真模型如图1所示:战斗部沿轴向布置马鞍状的MEFP药形罩，每列6个，药形罩截面为变壁厚球缺形式。使用显式动力学分析软件AUTODYN-3D建立的模型（图1）。其中MEFP药形罩，内部装药和端盖均采用ALE算法以满足爆炸成型过程中大变形的要求。为避免端点起爆条件下导致的EFP飞散时轴向速度差过大，分布场难以控制的问题，采用沿轴向中心线起爆方式。仿真过程中10 μs停止炸药作用，全部成型过程在100 μs内结束。为简化建模过程，对列与列之间的EFP连接进行了断开处理。

图1 仿真模型

1.2 仿真模拟过程

方案单个破片的成型过程如图2所示。

在炸药起爆后药形罩的两端首先开始出现弹性变形，随着爆炸作用的延续，在爆轰产物和爆轰压力的作用下，罩顶微元开始被压垮变形并流向药形罩的对称中心，这个时候药形罩也同时被压垮和变形，于是整个药形罩就开始向前运动［4］。

图2 破片成型过程图

1.3 仿真试验结果

该方案单个破片的速度和质量变化过程如图3和图4所示。

图3 成型过程速度－时间图

图4 成型过程质量－时间图

由图3可以得知，破片在10 μs时速度基本达到最大值1 897.7 m/s。同时由图4可知:优化方案的单个成型弹丸的质量达到将近13 g，明显高于普通预制破片的质量。

1.4 EFP侵彻钢靶威力仿真

现取10 mm的45钢作为靶板，以仿真形成的质量约为13 g，速度为1 897.7 m/s的EFP作为弹丸，运用AUTODYN软件对EFP侵彻靶板的毁伤过程进行模拟和仿真，以此来验证EFP的侵彻性能。其侵彻过程如图5所示。

通过数值仿真分析，可以得出结论:MEFP战斗部形成的EFP能对10 mm的45钢靶进行有效侵彻，可以对战斗部造成穿孔网状破坏。由此可以看出，以EFP作为战斗部来对巡航导弹进行抗击在毁伤效果上来看是完全可行的，并且EFP的穿孔比较大，进入靶后的金属比较多，在炸高合适的条件下甚至能引爆巡航导弹的装药，因此后效要比一般破片大很多，能更加有效的起到对巡航导弹的毁伤作用［5］。

2 MEFP毁伤效应试验

2.1 试验方法

基于扇形靶试验方法，在MEFP战斗部周围一定半径内布置钢制立靶来验证成型情况［6］。由前面对巡航导弹进行等效得到该巡航导弹最大等效钢靶厚度不超过10 mm，因此本文取10 mm的45钢作为等效靶板进行仿真分析。

试验布局和实物图如图6及图7所示，试验弹被放置在高1.5 m的平台上，引信朝上，在不同距离设置圆心角为60°的扇形靶板，靶高3 m，厚度为10 mm，弹丸爆炸后，统计各个靶板上的破片。

图6 试验布局示意图

图7 试验实物布局图

试验战斗部如图8所示，该战斗部由8列MEFP药形罩组成，药形罩的尺寸形状同优化方案，中间空隙装填8701炸药且引爆方式为线起爆，两端盖上端盖，外表壳体为铝壳，而药形罩实物图如图9所示。

2.2 试验结果及分析

其试验结果如图10所示。

靶板为45钢，钢板表面划分好区域以便进行数据处理。试验结果显示该战斗部形成的破片能有效穿透20 m处的等效钢靶，靶板上留下的侵彻孔径近似呈条状，考虑到侵彻过程中，EFP会在靶板表面开坑和扩口，从而导致侵彻孔洞稍大于成型弹丸的截面尺寸，使其开孔能力远大于预制破片型战斗部的破片开孔能力，因此能对来袭的战斗部造成更大的破坏［7］。

2.3 试验结论

1）该战斗部形成的破片能有效穿透20 m外的10 mm等效钢靶，靶板上留下的侵彻孔径近似呈条状，且破孔面积较大。

2）该战斗部形成的破片目前只能对装药起到引燃作用，如果想要达到引爆的效果还需进一步研究。

3 结语

本文主要对MEFP战斗部方案进行仿真，求得了其形成的EFP的相关参数，并对其能否有效侵彻10 cm的靶板进行了模拟，接着利用具体试验来验证数值模拟结果的正确性，试验表明该方案战斗部形成的破片能有效穿透20 m外的10 mm等效钢靶，并且在一定情况下能引燃带壳装药，达到了预期目标，这为下一步研究工作的开展奠定了一定的基础

［1］秦友花，周听清.爆炸成型弹丸的试验研究［J］.实验力学.2002，17（2）:160-163.

［2］郭志俊，张树才，林勇.药型罩材料技术发展现状和趋势［J］.中国钼业.2005，（29）4:40-42.

［3］梁争峰，胡焕性.爆炸成型弹丸技术现状与发展［J］.火炸药学报.2004（3）:65-70.

［4］王儒策，赵国志.弹丸终点效应［M］.1版.北京:北京理工大学出版社，1993.

［5］王树魁，贝静芬，等译.成型装药原理及其应用［M］.北京:兵器工业出版社，1992.

［6］郭美芳.多模式战斗部与起爆技术分析研究［J］.探测与控制学报，2005（1）.31-34.

［7］曹兵.EFP成型机理及关键技术研究［J］.南京航空航天大学博士后学位论文，2001.2.