郭希維，趙 昉，姚志敏

(軍械工程學院 a.導彈工程系;b.軍械技術研究所，石家莊 050000)

對于坦克和裝甲車輛來說，采用增加裝甲厚度的方法，會對戰(zhàn)車的機動性以及戰(zhàn)略空運能力等產(chǎn)生極大限制作用，且效果不佳;而在戰(zhàn)車上安裝爆炸反應裝甲雖然可有效提高其防護能力，但對于輕型裝甲車輛還存在不少困難。在這樣的背景下，新型主動防護系統(tǒng)的研制成為了目前各裝甲大國的熱門研究領域。主動防護系統(tǒng)的出現(xiàn)，也給反坦克導彈提出了新的挑戰(zhàn)。如何突破主動防護系統(tǒng)的防御，確立戰(zhàn)場上的主動地位成為反坦克導彈領域新的研究熱點。

1 主動防護系統(tǒng)關鍵技術分析

根據(jù)防護機理的不同，主動防護系統(tǒng)又分為軟殺傷系統(tǒng)和硬殺傷系統(tǒng)。軟殺傷系統(tǒng)主要采用干擾或欺騙的方法，使反坦克導彈迷失方向，不能準確命中目標;硬殺傷系統(tǒng)則是在反坦克導彈命中目標之前，就將其摧毀或減小其對坦克的威脅。本文討論的主動防護系統(tǒng)主要指硬殺傷系統(tǒng)。

1.1 主動防護系統(tǒng)總體原理

通常情況下，主動防護系統(tǒng)由3 部分構成:能探測威脅的1 個或多個傳感器;能識別威脅并啟動對抗措施的計算與數(shù)據(jù)處理裝置;能摧毀或以其他方式使威脅失效的對抗措施［1］。其構成及工作過程如圖1 所示。

圖1 硬殺傷主動防護系統(tǒng)的構成及工作過程

當探測系統(tǒng)探測到有彈藥攻擊車輛目標時，跟蹤獲取來襲彈藥的攻擊方向、速度等信息，并將此信息傳送到控制中心，控制中心發(fā)送信號使相應的發(fā)射裝置進入準備狀態(tài)。當來襲彈藥進入攔截范圍時，控制中心根據(jù)來襲彈的信息計算合適的發(fā)射時刻，并發(fā)送射擊控制信號，使發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射攔截彈。當攔截彈和來襲彈藥交匯時，攔截彈(可采用時間引信或拉火引信)爆炸形成大量高速破片毀傷來襲彈藥。根據(jù)交匯情況的不同，攔截彈可對來襲彈藥造成不同程度的毀傷。當距離較近，有大量高速破片命中來襲彈藥時，可導致其戰(zhàn)斗部內(nèi)炸藥燃燒或爆炸、威力降低或者改變角度［2］。

1.2 探測與識別技術

主動防護技術是在探測技術發(fā)展的基礎上發(fā)展起來的，故探測技術的高低直接影響著主動防護系統(tǒng)的防護效能。就現(xiàn)有主動防護系統(tǒng)來說，主要有雷達探測和多頻譜光學探測2 種技術手段。

對于采用雷達探測手段的主動防護系統(tǒng)來說，其探測系統(tǒng)的主要技術要求可概括為:能探測近距離目標，發(fā)射信號具有大的速度容限以及具有較精確的目標速度估計和測距能力。同時，從安全角度考慮，戰(zhàn)場上任何裝備都應該具備良好的工作隱蔽性和低可探測性。偽隨機碼調(diào)相連續(xù)波雷達正好滿足這些要求。連續(xù)波雷達由于采用多普勒、隨機編碼等技術，工作不需要加高壓，因此其電磁輻射的功率密度非常低，不易被敵方探測;而且連續(xù)波雷達由于其信號上的連續(xù)性，其峰值功率一般不會太大，所以具有良好的工作隱蔽性和低可探測性能，大大增加了其生存能力。

考慮到雷達探測有可能使自身暴露而遭到敵方攻擊，光學探測也逐漸成為一個重要的發(fā)展方向。多頻譜光學探測器主要用來探測對裝甲車輛有威脅的光源。根據(jù)光的大氣傳播特性，對裝甲車輛有威脅的光譜為:可見光(0.3 ～0.8 μm)、近紅外、3 ～5 μm 中紅外及8 ～14 μm 遠紅外。多頻譜光學探測技術就是在主要威脅存在的幾個大氣窗口分別設計光學敏感元件以便在不同頻域?qū)ν{進行復合探測。表1 列出了幾種主動防護系統(tǒng)所采用的探測手段。

表1 幾種主動防護系統(tǒng)的探測手段

1.3 攻擊與毀傷技術

在與反坦克導彈對抗過程中，主動防護系統(tǒng)根據(jù)來襲導彈的位置及速度，適時控制反擊彈發(fā)射、起爆，利用反擊彈破片及超壓場擊毀或擊爆來襲導彈，從而使其失去攻擊能力，以此來達到保護自己的目的［3］。

從目前各國研制的主動防護系統(tǒng)來看，主要的對抗彈藥有3 種:破片式彈藥、爆炸式彈藥以及制導彈藥。

破片式對抗彈藥沿固定、預先設定好的彈道發(fā)射次口徑對抗彈，并在距車輛固定、預先設定好的距離上爆炸，而不需要根據(jù)威脅的性質(zhì)和交戰(zhàn)的順序刻意設定彈道或選擇爆炸點。未來采用的更復雜技術的主動防護系統(tǒng)則有可能在時間和空間上控制次口徑對抗彈的爆炸時機，以達到最佳的對抗效果。爆炸式攔截彈通過爆炸效應摧毀攻擊目標，或利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波使反坦克導彈偏離攻擊方向。前述2 種對抗彈藥均屬于非制導彈藥，而美國最新研制的“快速殺傷”主動防護系統(tǒng)則采用了半主動尋的導彈在距離車輛200 m處摧毀威脅，成為新型的“反導系統(tǒng)”。

2 EFP 戰(zhàn)斗部的形成機理及特性分析

就現(xiàn)有的主動防護系統(tǒng)來說，其迎擊起爆距離都比較近，一般在20m 以內(nèi)。如果反坦克導彈的戰(zhàn)斗部在20 m 以外或更遠的距離起爆，彈丸高速飛行，就可在主動防護系統(tǒng)彈藥到達迎擊點之前對坦克實施攻擊，從而突破主動防護系統(tǒng)。對于現(xiàn)有的反坦克導彈來說，一般采用的是空心裝藥聚能破甲戰(zhàn)斗部，需要碰擊到目標才能起爆，無法實現(xiàn)遠射。這樣就需要采用爆炸成型彈丸戰(zhàn)斗部(explosively formed penetrator，EFP)。

2.1 EFP 戰(zhàn)斗部的形成機理

EFP 也稱為自鍛破片、爆炸成型侵徹體、P 裝藥(projectile charge)等，是由大錐角藥型罩或球缺罩翻轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的。聚能裝藥藥形罩一般分為高速射流和1 個很大的低速運動杵體，最后相互分開。射流約占藥形罩質(zhì)量的15%，其余為杵體。隨著藥形罩半錐角的增大，向內(nèi)壓垮的猛烈程度變小，相應地，射流與杵體間的速度差亦變小。當藥形罩半錐角α 接近75°時，射流與杵體接近同樣的速度，且難以區(qū)分，所以就形成為EFP。EFP 將以2 000 m/s 左右的速度沖擊靶板，傳遞約10 億瓦的能量，使被攻擊對象失去工作效能［3］。

2.2 EFP 戰(zhàn)斗部特性分析

EFP 繼承了成型裝藥的特點，但是其形成過程又與之完全不同。他通過爆炸使藥型罩翻轉(zhuǎn)變形，結(jié)果形成類似彈丸但速度比彈丸更大的大質(zhì)量“破片”，也有人稱其為彈丸。由于著靶的速度高，EFP 在侵徹過程中表現(xiàn)出優(yōu)于彈丸的特性。與射流相比，他具有3 個主要特性:①對炸高不敏感，在1 000 倍的裝藥口徑炸高上仍能很好地發(fā)揮侵徹效力，克服射流侵徹過分依賴炸高的缺陷。以120 mm 口徑的EFP 戰(zhàn)斗部來說，可對100 m 左右的目標實施攻擊。②金屬射流是質(zhì)量較小且細而長的金屬流，其質(zhì)量僅為藥型罩質(zhì)量的20%左右;而EFP 是大質(zhì)量、大直徑的侵徹體，因此，EFP 侵徹靶板所形成的大穿孔和顯著的后效是其優(yōu)于射流侵徹的另一特色。③EFP 作為類似“固體”彈丸的侵徹體，其抗旋性明顯優(yōu)于類似“流體”的射流。

3 對抗過程分析

3.1 反應時間分析

根據(jù)目前雷達的探測水平，對于目標速度的分辨率可達到1%。而一般導彈目標速度為100 ～500 m/s，攔截彈速度為1 200 ～1 500 m/s，其目標探測距離應在18.5 ～58.6 m，加上迎擊彈藥本身的限制，起爆迎擊的距離應該在10 m左右。表2 列出了幾種典型主動防護系統(tǒng)的起爆迎擊距離。

表2 典型主動防護系統(tǒng)的迎擊距離

從表2 可以看出，攔截距離最遠的是德國的“阿威斯”和以色列的“鐵拳”，在20 m 左右。如果EFP 戰(zhàn)斗部在20 m 以外的距離起爆，那么防護系統(tǒng)能否對來襲武器產(chǎn)生毀傷，還依賴于主動防護系統(tǒng)本身的反應時間。反應時間是指主動防護系統(tǒng)從發(fā)現(xiàn)目標到發(fā)射第1 發(fā)攔截彈的時間間隔。反應時間是一項非常重要的戰(zhàn)術技術參數(shù)，他描述了裝甲車輛的主動防護系統(tǒng)對發(fā)現(xiàn)來襲情況迅速做出反應的能力。表3列出了幾種典型主動防護系統(tǒng)的反應時間。

表3 典型主動防護系統(tǒng)的反應時間

縱觀目前已有的主動防護系統(tǒng)，其中德國研制的AMAP主動防護系統(tǒng)具有最短的系統(tǒng)反應時間，但其僅僅停留在樣品階段。就目前比較成熟的主動防護系統(tǒng)而言，俄羅斯生產(chǎn)的“競技場”反應時間最短，為70 ms，其余普遍在200 ～400 ms。而對于EFP 的2 000 m/s 左右的飛行速度來說，如果反坦克導彈戰(zhàn)斗部在20 m 以外或更遠的距離起爆，彈丸高速飛行，則從戰(zhàn)斗部起爆到EFP 擊中坦克裝甲的時間大約為10 ms(按20 m 起爆計算)，遠小于絕大多數(shù)主動防護系統(tǒng)的反應時間，即主動防護系統(tǒng)無法對EFP 進行跟蹤、火控諸元解算和裝訂、攔截，從而EFP 可成功突破主動防護系統(tǒng)。

3.2 戰(zhàn)斗部起爆距離計算

通過上面的分析，可得到這樣的結(jié)論:采用EFP 戰(zhàn)斗部的反坦克導彈突破主動防護系統(tǒng)是可能的。而這又引出一個新的問題，在什么樣的距離上起爆更合適，既能突破主動防護系統(tǒng)，又能對裝甲目標產(chǎn)生更大的毀傷。下面將對遠射戰(zhàn)斗部的起爆距離區(qū)間進行計算。

首先，要想突破主動防護系統(tǒng)，反坦克導彈EFP 戰(zhàn)斗部的最遠起爆距離要小于主動防護系統(tǒng)的最短摧毀距離MDD。而最短摧毀距離取決于3 個因素:系統(tǒng)反應時間T、來襲威脅的飛行速度V、攔截點與平臺外部結(jié)構之間的距離P。因此，某種威脅的最短摧毀距離可以按照式(1)計算

從式(1)中可以看出，對于某一特定主動防護系統(tǒng)而言，最短摧毀距離僅取決于來襲威脅的速度。因此，可以得出結(jié)論:如果某威脅是從比最短摧毀距離還近的距離上發(fā)射的，主動防護系統(tǒng)將無法對威脅作出反應，因此也無法摧毀該威脅［6］。以俄羅斯的“競技場”為例，其反應時間T 為70 ms，攔截距離P 為3. 9 m，假設EFP 戰(zhàn)斗部的飛行速度為1 500 m/s，則其最短摧毀距離MDD 為108.9 m。也就是說，要想突破“競技場”的攔截，那么EFP 戰(zhàn)斗部必須在距離車輛108.9 m 以內(nèi)起爆，從而確定了戰(zhàn)斗部的最遠起爆距離。

EFP 戰(zhàn)斗部的最近起爆距離首先受主動防護系統(tǒng)起爆迎擊距離的限制。也就是說，EFP 戰(zhàn)斗部的最近起爆距離要遠于主動防護系統(tǒng)的迎擊起爆距離。下面將進一步分析最近起爆距離與主動防護系統(tǒng)攔截彈速度、反坦克導彈飛行速度、EFP 戰(zhàn)斗部速度的關系。本文采用常速度(CV)模型進行分析，如圖2 所示。

圖2 EFP 戰(zhàn)斗部攻擊坦克示意

假設反坦克導彈、EFP 以及主動防護系統(tǒng)攔截彈均做勻速直線運動，且飛行軌跡在同一直線上。O 為坦克所在點，C為主動防護系統(tǒng)防御面與導彈飛行軌跡交匯點(即在原有導彈飛行狀態(tài)下攔截彈與目標導彈的彈目交匯點)，反坦克導彈飛行至A 點時遠射戰(zhàn)斗部起爆并釋放EFP，此后母彈與EFP 同時飛向目標(考慮到主動防護系統(tǒng)無法跟蹤EFP 并對其進行火控數(shù)據(jù)的裝訂，所以假設攔截系統(tǒng)按原計劃發(fā)射，在此處忽略戰(zhàn)斗部爆炸對母彈飛行狀態(tài)的影響，認為母彈飛行狀態(tài)不變)，反坦克導彈飛行至B 點時，主動防護系統(tǒng)攔截彈發(fā)射，臨界狀態(tài)下此時EFP 應恰好飛行至O 點擊中坦克。

其時間對應關系為

其中:VL為攔截彈速度;VM為反坦克導彈母彈速度;VEFP為EFP 飛行速度。例如，當SOC=4 m，VL=1 500 m/s，VM=300 m/s，VEFP=2 000 m/s 時，計算可得SAO≈5.65 m，因此，此時反坦克導彈遠射戰(zhàn)斗部的最近起爆距離為5.65 m。同樣，當SOC=6 m，VL=1 200 m/s，VM=300 m/s，VEFP=2 000 m/s 時，計算可得SAO≈8.82 m，此時反坦克導彈遠射戰(zhàn)斗部的最近起爆距離為8.82 m。

通過用以上方法進行分析，進一步得到了EFP 戰(zhàn)斗部在攔截距離以外的最近起爆距離。

4 結(jié)束語

本文在總結(jié)主動防護系統(tǒng)關鍵技術的基礎上，分析了EFP 戰(zhàn)斗部的形成機理及主要特性。進而深入研究了EFP戰(zhàn)斗部與主動防護系統(tǒng)的對抗過程，并得出結(jié)論:EFP 戰(zhàn)斗部突破主動防護系統(tǒng)是可能的。同時，對EFP 戰(zhàn)斗部的最近和最遠起爆距離進行了計算，可為EFP 戰(zhàn)斗部的設計提供依據(jù)。

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