复合式水中兵器战斗部设想

李广超 贺鹏程 孙玮伟

（1.海装西安局，山西 晋城 048000；2.海装重庆局，四川 绵阳 621000；3.海装西安局，山西 太原 030000）

复合式水中兵器战斗部设想

李广超1贺鹏程2孙玮伟3

（1.海装西安局，山西 晋城 048000；2.海装重庆局，四川 绵阳 621000；3.海装西安局，山西 太原 030000）

为了适应现代海战的发展，有效毁伤具有坚固防护结构和抗爆炸冲击能力强的舰艇，必须提高水中兵器战斗部的破坏威力。针对现代舰艇双层壳体和网格式密封舱的特点，本文提出了一种复合式水中兵器战斗部的设想，给出了该战斗部的结构及作用原理，该战斗部采用聚能装药和随进战斗部相结合的方式两次作用目标，极大地提高了它的作战效能，并从理论上分析了实现该战斗部的关键要素。

聚能爆轰；药型罩；随进战斗部

随着科技的不断发展，现代舰艇具有坚固的防护结构，抗爆炸冲击能力得到很大提高，一方面舰艇采用高强度合金钢、镍合金或钛合金等材料制造坚固耐压的防护壳体，另一方面采用双层壳体和网格式密封舱结构。普通的水中兵器聚能战斗部，一般装药量在几十到几百千克之间，爆炸后靠主装药的爆轰形成水中冲击波能和气泡能毁伤目标，其能量利用率较低，毁伤效能随雷目距离增加而显著下降，尤其是小型水中兵器战斗部，更难于重创舰艇[1，2]。目前，美、英、法等国海军已研制出多级战斗部，这类战斗部利用聚能装药爆轰产生外形良好、大质量、高速度的自锻弹丸穿透舰艇的防护装甲，并随进一个或多个战斗部在舰艇内部爆炸。本文提出一种复合式战斗部的设想，在不增加战斗部装药的前提下，通过改变战斗部的结构，应用聚能装药技术将第二级战斗部冲入舰艇内部爆炸，造成目标致命毁伤。

1 战斗部原理及结构

该战斗部的主要原理就是聚能破甲和随进爆破，它利用聚能装药爆炸形成高速自锻弹丸在舰艇防护装甲上形成一个孔洞，并将第二级战斗部冲入舰艇内部爆炸。

该战斗部的两级结构是将聚能装药置于后部，随进战斗部置于前部，并在战斗部的中心留出空腔。这种设计既可以使聚能爆轰产生的弹丸顺利通过随进战斗部，达到破甲的目的，又可以利用爆轰产生的能量，将随进战斗部冲压进舰艇内部。当然，还需在聚能装药和随进战斗部之间设置隔爆层[3]，防止爆轰能引爆随进战斗部，其结构如图1所示。

图 1 复合式战斗部结构示意图

2 关键技术

2.1 聚能破甲

该战斗部要实现击穿舰艇壳体的目的，必须在有限的空间内聚集足够的能量。普通的水中兵器战斗部攻击目标时，能够利用的也只有一个方向上释放的能量，其余方向上的能量无法得到有效利用。而采用了聚能爆轰技术的战斗部，有时几十千克药量可以达到普通条件下几百千克药量的效果，它就是利用聚能效应来弥补一般爆炸威力的不足，把炸药所释放在各个方向的能量，会聚于攻击目标的同一方向上，在该方向的射流能量密度比一般爆炸提高很多。以潜艇为例，它所形成的定向射流冲击潜艇后，可以轻松击穿潜艇的外壳，穿过水舱，在耐压壳上开相当孔径的孔洞，使潜艇进水；同时当射流在耐压壳体上扩孔，侵彻部位附近高达GPa级的压力突然下降，造成急剧的轴向水流，这将继续撕裂已穿孔的耐压壳体，进而产生较强的冲量破坏后效。

战斗部聚能爆轰威力的核心是自锻弹丸成型技术，其关键要素有两个：一是炸药性能。随着海战需求的发展，对炸药能量的要求也越来越高，国外先进的水中兵器战斗部一般都采用热塑高能炸药；这种炸药具有能量高、感度低、安全性好的优点，其能量提升可以通过含能材料的成分和比例来控制[4]；同时，装药工艺和起爆方式的优化设计也可以极大地提高爆轰威力。二是药型罩。其一，材料。聚能战斗部毁伤的目标都是抗爆能力较强的装甲舰艇，为了使弹丸便于成形，并有较强的穿甲能力，药型罩应采用密度大、强度高、延展性好的材料。目前主要采用钢和铜两种金属，若选择贫铀-钛合金、贫铀-铌合金、铁镍-钨合金和钽等材料，破甲能力将提高2～3倍；欧美国家已陆续开始采用这些材料来提高自锻弹丸的威力。其二，外形结构。炸药起爆后，药型罩获取能量分解，得到介于自锻弹丸与射流之间的一种高速度、小梯度的弹丸，侵彻水介质时，能利用空化效应保持低阻运动，出水后又能突破装甲的熔化与强度，产生穿透和剪切装甲的破坏效果[4][5]；但根据水中兵器的总体设计，他的战斗部结构尺寸及衡重参数已经提前限定，而且他的长径比通常较小，在这样小的长径比条件下，要想实现对目标的重创，药型罩的外形结构非常关键；国际上采用的药型罩主要有小锥角、大锥角、球缺形、C形等几种结构。而目前药型罩的设计主要依据理论计算，然后采用试验验证，用脉冲X光机捕捉自锻弹丸的形成过程。关于自锻弹丸的理论计算和对各种介质的侵彻深度、破孔直径的计算，已趋于成熟，有几十种计算程序，如EPIC，DYNA22D，MEPH23D等。因此，可以根据目标特点设计符合要求的药型罩，然后用试验校核，予以改进。

2.2 随进爆破

虽然单级聚能战斗部的爆轰效果从能量角度已经足够穿透舰艇的装甲，甚至可以在其双层壳体上开孔，但却不能保证完全有效毁伤，还存在使其短时间内修复的可能；如果在战斗部破甲之后，随进到舰艇内部一个或多个小型战斗部，那么这些战斗部所带来的二次毁伤基本上能够使舰艇丧失战斗力[6]，而这种效果是单一结构的战斗部所达不到的。

随进爆破的关键就是战斗部聚能装药在目标壳体上形成相当孔径的开口，同时使随进战斗部获得足够的动能顺利进入目标内部起爆。复合式战斗部的聚能装药完全能够在目标壳体上形成相当孔径的开口，上一节已作说明，这里不再赘述。通常聚能装药爆轰形成的射流速度至少在2 000m/s以上[3]，因此，作用在随进战斗部上的爆轰能，至少可以使其达到100m/s以上的速度，该速度足够保证随进战斗部穿过已经破洞的目标壳体。当然，为了避免聚能装药的爆轰能引爆随进战斗部，还须在两级战斗部之间设置隔爆层[3]；隔爆层的材料应选择高强度、大熔点的合金，采用环形斜锥结构，并在隔爆层与随进战斗部之间设置一个空腔作为安全距离，其结构可以参见图1，这种结构不仅可以确保聚能装药产生的射流顺利通过，还可以防止爆轰的瞬时高温影响随进战斗部。

3 结束语

本文提出的复合式战斗部，采用聚能装药和随进战斗部相结合的方式，极大地提高了战斗部的威力，实现了对目标的多次打击，是未来水中兵器战斗部发展的主要趋势。当然，该战斗部的设想仍是一种理想的结构状态，如果要开展工程设计，还需要充分的理论分析、工艺难点攻关和战斗部结构优化设计；同时，对于那些相互制约的参数必须进行仿真计算和模拟试验。

[1]茹呈瑶.现代鱼水雷技术发展研究[J].舰船科学技术，2003，25（4），42-47.

[2]齐子风.提高深水炸弹战斗部威力的途径探讨[J].水雷战与舰船防护，2002（2），35-37.

[3]姜涛，张可玉，詹发民.一种新型鱼雷战斗部的设想[J].鱼雷技术，2006，14（1），54-56.

[4]龚月珍.鱼雷战斗部聚能定向爆炸的研究[J].舰船科学技术，1993（4），20-26.

[5]廉振国.破甲爆破随进式战斗部可行性论证报告[R].徐州:空军后勤学院科研部，1999.

[6]王成，恽寿榕.同口径爆破型串联战斗部的实验研究[J].弹箭与制导学报，2002，22（2），31-35.

TJ6

A

1671-0037（2014）03-63-1.5

李广超（1986.8-），男，硕士研究生，助工，研究方向：机械电子工程。