壳体材料及装药配方对音频的测试分析

张 军，张敏敏，李育珍，曾 菊，王创锋

淮海工业集团

壳体材料及装药配方对音频的测试分析

张 军，张敏敏，李育珍，曾 菊，王创锋

淮海工业集团

声源弹能辅助声呐系统快速探知一定范围内的水中目标。通过理论分析和摸底试验，选取合适的壳体结构材料和装药配方，使其既能满足发射强度，又能在爆炸后产生较高的低频段能量，可以探测到较远距离的水中目标；作为杀爆弹，又具有较高的毁伤效果。

声源弹；低频炸药；音频测试；水中探测

一、声呐的应用

在水中对目标进行探测，最常用的是声呐系统。这是由于其他探测手段（比如光和电磁波）的作用距离都很短，人们利用光，即使在最清澈的海水中，也只能看到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减忒快，并且波长越短损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。而声波在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。

目前，声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪；广泛用于鱼雷制导、水雷引信，以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测，用于勘察海底沉船，搜救坠落的飞机等。常见的有回声测深仪、鱼群探测仪、海底地貌仪（侧扫声纳）、地层剖面仪、多普勒导航声纳等。

二、声源弹的作用及原理

声源弹能辅助声呐系统快速探知一定范围内水中目标的位置。它入水后在一定深度爆炸，产生较强的宽频声波源，声呐系统根据接收到的声波和遇目标后反射的回波，即可确定目标的具体位置。

声源弹爆炸后必然产生冲击波和声波，通过理论分析和摸底试验，选取合适的壳体材料和结构，以及合适的配方炸药，合理匹配，使其既能满足发射强度，又能在爆炸后产生较高的低频段能量，可以探测到较远距离的水中目标；作为杀爆弹，又具有较高的毁伤效果。

三、地面静爆音频测试试验

1、试验目的：对某声源弹进行静爆试验，对爆炸后产生的冲击波及声波进行测试，通过对音频的处理及分析，找出弹药结构与声音主频段的对应关系，为下一步确定弹药结构提供依据。

2、试验器材：装药弹体12发，起爆装置12套，结构方案见表1。

表1 壳体及装药方案

3、试验布置图：

近场声压测试系统：压力传感器为两点测试，R1＝20m、R2＝25m；中距离声音测试系统：声音传感器为两点测试，R3＝50m。传感器布置在以爆点为中心大约60°的扇形区域内。

图1 试验布置平面示意图

4、试验结果：由于声源弹主要关注低频段（400～800Hz）的能量，图2中只列出该频率段的能量对比。

图2 音频测试总体能量分析图

5、试验结果分析

经过对试验结果的对比分析，各方案均有一定能量的低频段，壳体材料强度高则对应的低频段能量较弱（即PPR管优于结构钢，结构钢优于优特钢）；配方Ⅰ、Ⅱ对应的低频段能量强于普通TNT，且配方Ⅰ优于配方Ⅱ。

若使用火炮射击试验，则壳体材料只有采用高强度钢才能满足发射强度要求（〔σ〕≥640MPa）。壳体材料若采用PPR管，则适合于使用直升机投放。

为了既能满足发射强度，又提高低频段能量，拟采用钢弹体内壁刻槽预制破片结构，同时能提高战斗部的杀伤威力。