楊 琪 郇光周 王夢楠

?

半預制破片戰(zhàn)斗部破片威力分析

楊 琪 郇光周 王夢楠

（陜西電器研究所，西安 710000）

某小型導彈戰(zhàn)斗部既要求對遠距離的人員進行殺傷，又要求對近距離的輕型裝甲具有穿透能力，兩個方面的要求對戰(zhàn)斗部破片的設計是相互制約的。本文以該小型導彈為依據，建立了數學模型，并從理論上分析了預制破片戰(zhàn)斗部裝藥質量、破片數量以及單個破片質量對戰(zhàn)斗部威力的影響。研究結果表明裝藥質量的變化對破片速度的影響非常大，破片數量或者單個破片的質量的變化對破片速度的影響比較有限，并且破片數量較少時，破片數量的變化對單個破片能量的影響非常大。

裝藥質量；破片數量；破片質量；戰(zhàn)斗部威力

1 引言

破片對有生目標如人員、飛機和車輛等的殺傷破壞作用是殺傷戰(zhàn)斗部的主要戰(zhàn)技指標，通過合理設計殺傷戰(zhàn)斗部的破片特性以達到對有生目標的最大殺傷效果，是殺傷戰(zhàn)斗部設計的目標。當前殺傷爆破戰(zhàn)斗部的設計仍然是以分析與綜合經驗數據作為設計中的借鑒與依據[1]。文獻[2]和文獻[3]以某小口徑預制破片榴彈為依據，假定預制破片的數量和單個破片的質量為定值，主要分析了破片初速、單個破片大小、破片形狀對殺傷面積的影響規(guī)律。文獻[4]對某口徑榴彈分析了破片尺寸、破片飛行距離對破片威力的影響。文獻[5]建立了球形破片對避彈衣和人體侵徹的數學模型，并分析了球形破片對避彈衣以及人體不同部位的侵徹能力。

本文以某小型導彈為依據，建立了數學模型，并從理論上分析了預制破片戰(zhàn)斗部裝藥質量、破片數量以及單個破片質量對戰(zhàn)斗部威力的影響，理論分析的結果對工程設計具有指導價值。

2 數學模型

2.1 概述

某小型導彈戰(zhàn)斗部為半預制殺傷爆破戰(zhàn)斗部，戰(zhàn)斗部形狀為圓柱體，戰(zhàn)斗部的總質量為，預制破片為菱形，破片數量為，單個破片質量為，裝藥質量為=-×。

2.2 破片速度

破片初速采用修正的Gurney公式：

3 參數討論

依據某小型導彈的設計參數，對戰(zhàn)斗部的威力參數進行了分析討論。該戰(zhàn)斗部的總質量為定值。

3.1 裝藥質量對破片威力的影響

圖1和圖2給出了裝藥質量分別為1.0kg、1.5kg、2.0kg時破片速度和單個破片能量的空間分布。可以看到裝藥質量對破片初速和單個破片能量的影響非常大，但對于破片速度空間分布的影響不大，并且隨著裝藥質量的增加，破片速度是增加的。當裝藥質量從1.0kg增長到2.0kg時，破片初速從1334m/s增長到了2038m/s，單個破片能量的初值從2.67kJ增長到了6.23kJ，隨著距離的增大，破片的速度和單個破片的能量都是降低的。由此可見在殺傷戰(zhàn)斗部設計的過程中，裝藥質量是一個非常重要的設計參數，在取值時需要慎重考慮。

圖1 裝藥質量對破片速度的影響

圖2 裝藥質量對單個破片能量的影響

3.2 破片數量對破片速度的影響

圖3和圖4是破片數量分別為100、500、1000時破片速度和單個破片能量的空間分布?？梢钥吹狡破瑪盗康淖兓瘜ζ破跛贈]有影響，隨著破片數量的增加，破片速度在空間中的衰減速度會加快；破片數量的增加導致單個破片的能量降低，同時破片數量對單個破片能量的影響程度隨著破片數量的增加會減弱。隨著破片數量的增加，單個破片的質量和速度都會降低，使得能量降低。隨著破片數量的增多，破片數量變化對單個破片質量的影響程度會減弱，對破片速度的空間分布的影響程度會增強，圖4中的單個破片能量衰減的速度會隨著破片數量的增多而下降，也說明破片數量的變化對破片質量的影響程度更大，對破片速度的影響程度是有限的。隨著觀測點距爆心距離的增大，破片數量的變化對破片速度的影響逐漸增大，并且在距爆心20m處，破片數量為100時破片速度為1215m/s，單個破片能量為21.10kJ；破片數量為1000時破片速度為999m/s，單個破片能量為1.43kJ，也可以看到破片數量的變化對破片速度的影響是有限的。

圖3 破片數量對破片速度的影響

圖4 破片數量對單個破片能量的影響

3.3 單個破片質量對破片速度的影響

圖5 單個破片質量對破片速度的影響

圖6 破片質量對單個破片能量的影響

圖5和圖6給出了單個破片質量分別為3g、5g、8g、10g時，破片速度和單個破片能量的空間分布?？梢钥吹絾蝹€破片質量對破片速度的初速沒有影響，破片速度隨距離的衰減近似為線性的，隨著單個破片質量的增加，破片速度衰減的速度會加快；隨著單個破片質量的增加，破片的能量是增加的，但是對破片能量的空間分布影響很小。隨著觀測點距爆心距離的增大，破片數量的變化對破片速度的影響逐漸增大，并且在距爆心20m處，單個破片質量從3g增加到10g，破片速度降低了120m/s，單個破片的能量從1.51kJ增加到6.40kJ，可見單個破片質量的變化對破片速度的影響是有限的。

4 結束語

對于該小型導彈所使用的半預制殺傷爆破戰(zhàn)斗部，裝藥質量對于破片速度的影響非常大，裝藥質量的增加使得破片初速增加，而破片數量以及單個破片質量的變化對破片初速沒有影響。裝藥質量對破片速度的空間分布影響很小，破片數量的增加或者單個破片質量的降低都會使得破片速度在空間上的衰減加快。裝藥質量的變化對破片速度的影響非常大，破片數量或者單個破片的質量的變化對破片速度的影響比較有限。裝藥質量和單個破片的質量與破片能量都是近似線性相關的，破片數量較少時，破片數量的變化對單個破片能量的影響非常大，在設計上需要做出慎重考慮。

1 魏惠之，朱鶴松，汪東暉，等. 彈丸設計理論[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1985

2 金麗，趙捍東，曹紅松，等. 預制破片對地面人員目標的殺傷威力分析[J]. 彈箭與制導學報，2006(4)：157～159

3 趙捍東，金麗，翟玉蘭，等. 預制破片殺傷威力影響因素分析[J]. 彈箭與制導學報，2007(1)：150～151

4 孫艷馥，袁志華. 預制破片對空中目標殺傷威力分析[J]. 科技咨詢導報，2007(13)：87

5 趙振榮，裴思行. 球形破片對人員的殺傷威力研究[J]. 兵工學報，1994 (4)：15～19

6 隋樹元，王樹山. 終點效應學[M]. 國防工業(yè)出版社，2000

Analysis of Fragment Power of Semi-prepared Fragment Warhead

Yang Qi Huan Guangzhou Wang Mengnan

(Shanxi Electrical Equipment Institute, Xi’an 710000)

A small missile warhead requires both the killing of long-distance person and the ability to penetrate light armor at close range. The requirements of the two aspects are mutually restricting the design of warhead fragmentation. Based on the small missile, this paper establishes a mathematical model, and theoretically analyzes the impact of the charge mass, the number of fragments, and the mass of single fragment on warhead power. The results show that the change of charge mass has a great influence on the fragment velocity, and the effect of the number of fragments or the mass of single fragment on the fragment velocity is relatively limited, and when the number of fragments is small, the number of fragments affects the energy of single fragment seriously.

charge mass；number of fragments；fragment mass；warhead power

楊琪（1991），碩士，航天工程專業(yè)；研究方向：導彈總體設計。

2018-06-19