新型组合式聚能装药防空战斗部威力参数分布
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[ 6]
. v0 v0 ∃ ( v0 ∃) # = arcsin 2U 2 5
# # 2
. me F (x) M 1+ 0 5F ( x ) me M
2
1 2
( 10 )
vx =
2E
( 3)
式中 : v0 为破片单元所获得的最大速度 ; v0 为沿壳 ' 体表面对距离的导数 ; ∃ 为破片单元加速 度常数 ( 近似取 ∃= 0 . 04R /v, R 为装药半径 ); U 为爆轰波 扫过炸药与壳体界面时的速度 ( U = D / sin% ,D为 爆速 , %为爆轰波入射角 ). 式 ( 10 ) 中 # 表示破片飞散方向与破片单元法 线间的夹角, 将其换算成与弹轴的夹角 = 0 . 5∀+ # + & ( 11 ) 其中 &表示破片单元母线与弹轴间的夹角 . 对组合 式聚 能 装 药战 斗 部, 其 破 片质 量 与 EFP 一致, 速度 vij则根据具体装药予以修正 . 由于 ( 下转第 69 页 )
式中 : C = 4 A- 2 A ; m = 1+ 2 /A; A = 27 / ( 16 ! 0 ); ! 0 表示有效装药质量与药型罩质量之比 . 于是综合 式 ( 3) 和式 ( 5) 可得静态爆炸时所获得的 EFP 的 速度 v0 = vx + v 02 ( 7) 动态情况下, 所形成 EFP 的速度为弹体抛射 速度 vc 与破片单元静态爆炸速度 v0 之间的合成 速度 , 可表示为 vp = v0 + vc + 2v0 vc cos
收稿日期 : 2008 - 04- 29 作者简 介 : 吕 朋杰 ( 1982 ( 1959 炸技术 . ) , 男 , 硕 士研 究生 ; 通信 作者 : 乔 相信 ) , 男 , 副教授 , 硕 士 . 研 究方向 : 弹药 工程 与爆
条件下应采取有效的技术途径来提高战斗部的杀 伤威力. 在单靠增加战斗部质量来提高杀伤威力 受到限制的情况下 , 在一定质量条件下, 只能应用 新理论、 新结构和新材料等高新技术, 改进战斗部 的类型、 装药和结构等方法, 以提高战斗部的杀伤 效能 . 目前 , 防空战斗部多采用预制破片战斗部、 定 向战斗部或可瞄式战斗部 , 由于破片质量和速度 的原因, 使得其动能有限 , 对具有较厚壳体的目标 的杀伤能力显得力不从心 , 并不适合用于末端拦
图 3 战斗部结构半剖结构图 4 导爆药柱 ; 5 主装药 ; 6 泡沫填充物 . 图 2 战斗部不完全结构剖面图 1 聚能元件 ; 2 内骨架 ; 3 外壳体 .
图 1 抛射雷弹结构图 1 头部引信 ; 2 战斗部 ; 3 尾部引信 ; 4 尾管 ; 5 尾翼 .
2 战斗部杀伤威力计算模型
借鉴破片场仿真模型 , 可建立组合式聚能战 斗部产生的 EFP 场仿真模型 . 假定战斗部起爆时 产生的 EFP总数 N, N = l r , ( l, r ! N ), 其中 l 为 行数 ( 轴向 ), r 为列数 (环向 ). 于是 EFP 群可用矩 阵 F 表示.
2
m+
式中 m ij, vij ,
ij
,
ij
分别为 弹丸 F ij 的质量、 速
8 2 A 3
m -C ( 6)
3
度、 飞散方向和方位 . 对聚能装药, 可假定认为 药 型罩在变形过程中无质量损失, 即最终 EFP 质量 等于药型罩质量 , 即 m ij = m p ( 2) 组合式聚能战斗部爆炸形成的 EFP 场如图 4 所 示.
[ 5] 2 2 0
( 8)
图 4 组合式聚能战斗部爆炸形成的 EFP 场
式中
0
为破片单 元静态 平均飞 散方向 角, 可用 . ( 9) ( s2 - s1 ) v0 ∀ - arctan 2 2L D
T ay lor公式计算
0
2 . 1 EFP 弹丸速度 组合式聚能装药战斗部从引信发生作用到形 成 EFP 弹丸可分解成两个阶段: 第一阶段将每个 聚能元件近似看作一预制破片, 引信引爆炸药 主 装药后 , 爆炸过程中产生的爆轰产物使得聚能 元 件获得一个初速度 v01, 这一阶段可近似作为柱形 有壳装药的爆炸 ; 第二阶段为聚能元件装药起 爆 到形成完整的 EFP弹丸. 能较好地预估柱形有壳装药破片速度及其分 布 的 方 法 为 randers pehrson 修 正 的 gurney 公 式
1 组合式聚能装药战斗部结构及其 作用原理
预设型 末端拦 截系统 大致分 为微波 搜寻 系 统、 计算机控制系统和矩阵抛射系统等三大系统 . 矩阵抛射系统由一定数量的抛射器组成 ( 每管抛 射器装填雷弹一枚 ), 分成若干排, 每排数十座, 相 互间距相等 , 被划分为若干个战斗单元 . 微波搜寻 系统探测到一定高度和速度范围内的目标反射信 号时, 通过计算机系统对信号进 行处理、 判断 , 并 解算出目标高度、 速度和航向 , 根据解算出的目标 参数计算出应启动的战斗单元, 并将指令传给 指 定的战斗单元. 该战斗单元内的全部雷弹 ( 结构见 图 1) 在指定时刻被抛射到预定高度, 头部非触发 引信优先作用, 如无交会条件 , 则尾部引信在装定 的炸高处 ( 目标高度 ) 作用 , 在目标周围形成一个 饱和弹丸空间, 摧毁目标. 雷弹 (见图 1)由头部非触发引信、 战斗部、 尾 部引信、 尾管、 药包和尾翼等部分组成. 战斗部 结 构为组合式聚能装药结构 ( 见图 2 、 图 3) , 它以聚 能元件作为基本构件 . 聚能装药元件在战斗部 中 呈分层放置 , 每层周向均布 10 个, 共 10 层 , 使用 工业粘结剂使每个聚能装药与战斗部内骨架牢固 连接. 外壳体用于密封、 保护内部聚能元件及起到 支撑加固的作用 . 内骨架是一个横截面为正十 边 形的柱体, 每一侧面开 10 个直径与聚能元件外径 相同大小的孔, 用于支撑固定聚能元件 , 各孔间距 均布, 前端螺纹用于连接头部引信, 尾部螺纹用于 连接尾部引信及尾管、 尾翼等部件. 聚能元件采用 球缺形药型罩, 壳体应用工程树脂注塑成型. 整个 聚能元件包含两个腔段, 第一腔段为圆柱段, 第二 腔段为锥形段. 装配时 , 两腔段间的分界面与骨架 的内表面保持在同一平面上. 聚能元件层与层 之 间使用泡沫塑料进行填充以保护和防止聚能元件 的震动 . 当雷弹被抛射升空引信发生作用时, 首先 引起导爆药柱的爆轰 , 然后主装药爆炸 , 爆炸产生
2 0 0 8年 1 0月 第 2 7卷 第 5期
沈 阳 理 工 大 学 学 报
TRANSACT I ONS OF SHENYANG LI GONG UN I V ERS I TY
V ol . 2 7 N o . 5 O ct . 2 wenku.baidu.com 0 8
文章编号 : 1003 - 1251( 2008) 05 - 0014- 03
(1 . Shenyang L igong U n ivers ity, Shenyang 110168, Ch ina; 2. Shenyang M il itary R egion Comm and , D es ign E ngineering R esearch)
1 1 1 , 2
A bstract : Ai m ing at the targets of the term in al de fence system, a new type design of the w ar head used for predef in ed ter m in a l interception system is put forw ard, and the organ izat io n o f the w arhead structure is g iven . T hrough the deriv ation of ca lculat io n for m u la for the pe llet ve loc ity and the dispersio n param eters , a si m u lation m ode l of EFP fie ld o f antiaircraft w arhead w ith CEGPC is established . T he research result has som e value for accurate calcu latio n of the leth ality o f tha t type o f w arhead . K ey w ord s : predef in ed ter m ina l in tercept ion system; com b in ed energy gathering powder charge( CEGPC ); letha lity; EFP f iled 未来战争需重 点保护的将是 固定的军事 目 标 , 包括军品生产工厂 , 重要的经济目标, 包括 大 型的炼油厂、 电厂、 电站和港口、 机场等 , 政治经济 地位显著的大城市等 . 现代防空作战的这些特 点 使得发展预设型末端拦截系统具有重大的现实意 义 . 拦截系统以摧毁目标为最终目的 , 因而在一定
F (x ) = 1-
x 2( L - x ) 1- m in , 1 . 0 , d d
( 4) 2E 为格尼
式中: m e /M 为装药与壳体的质量比 ;
能 ; F ( x ) 为修正因子 ; d 为装药直径 ; L 为装药 高 度 ; x 为沿轴线单个 EFP的具体位置 . 可用的圆柱形装药等壁厚药型罩抛掷速度计 算可用下式 v02 = D 2 W ( 5)
新型组合式聚能装药防空战斗部威力参数分布
吕朋杰 , 乔相信 , 林溪石
1 1 1 , 2 ( 1. 沈阳理工大学 装备工程学院 , 辽宁 沈阳 110168 ; 2 . 沈司工科所 )
摘 要: 针对末端防御系统所对应的打击对象, 提出一种新型的用于预设型末端拦截系 统的战斗部设计, 给出了该战斗部的结构组成 ; 通过对 EFP 弹丸速度及飞散参数计算 公式的推导, 建立起组合式聚能装药防空战斗部的 EFP 场仿真计算模型, 研究结果对 于精确计算该种类型战斗部的杀伤威力具有一定的指导意义. 关 键 词: 预设型末端拦截系统 ; 组合式聚能装药; 杀伤威力 ; EFP场 文献标识码: A
中图分类号: T J410 . 2
Th e D istribution of the L ethality Param eters of the An tiaircraftW arhead w ith a N ew Type of C omb ined Energy gathering Powder charge( CEGPC ) LV P eng jie , Q I AO X iang x in , L I N X in shi
[ 4]
=
式中 : s1 为起爆点至等效圆筒前端内表面的距离; s2 为起爆点至等 效圆筒后端内表面的距离 ; D 为 炸药爆速 ; L 为等效圆筒长度. 2 . 2 EFP 弹丸的飞散分布参数 预估带壳装 药破片 单元的 飞散 沿弹轴 的分 布, 可用的方法为 randers pehrson 改进的 T ay lor方 程
16 m ij F ij = vij
ij ij
沈阳 理 工 大 学 学 报
2008 年
式中 : v02为 EFP 的抛掷速度; D 为装药爆速 ; W 平 i= 1 , 2 , ∀, l, j = 1 , 2, ∀, r ( 1) 板所获得的相对能量. 根据平板抛掷理论 , 平板所 获得的能量为 1 20 2 W= - 2 A - A - 2C 2 3 ln 2 (m + 1 ) / 2+ m
第 5期 截系统
[ 1]
吕朋杰等 : 新型组合式聚能装药防空战斗部威力参数分布 . 文中基于 EFP 具有高速、 作用距离远等
[2 , 3]
15
的爆轰波使得聚能元件引爆 , 形成多个具有优良 气动外形的 EFP.
特点, 以及能够引爆精确制导炸弹、 钻地弹携带的 装药, 使来袭弹药失去效能的特点 , 提出了一 种组合式聚能装药结构 , 重点讨论了战斗部作 战 效能的评估 .
. v0 v0 ∃ ( v0 ∃) # = arcsin 2U 2 5
# # 2
. me F (x) M 1+ 0 5F ( x ) me M
2
1 2
( 10 )
vx =
2E
( 3)
式中 : v0 为破片单元所获得的最大速度 ; v0 为沿壳 ' 体表面对距离的导数 ; ∃ 为破片单元加速 度常数 ( 近似取 ∃= 0 . 04R /v, R 为装药半径 ); U 为爆轰波 扫过炸药与壳体界面时的速度 ( U = D / sin% ,D为 爆速 , %为爆轰波入射角 ). 式 ( 10 ) 中 # 表示破片飞散方向与破片单元法 线间的夹角, 将其换算成与弹轴的夹角 = 0 . 5∀+ # + & ( 11 ) 其中 &表示破片单元母线与弹轴间的夹角 . 对组合 式聚 能 装 药战 斗 部, 其 破 片质 量 与 EFP 一致, 速度 vij则根据具体装药予以修正 . 由于 ( 下转第 69 页 )
式中 : C = 4 A- 2 A ; m = 1+ 2 /A; A = 27 / ( 16 ! 0 ); ! 0 表示有效装药质量与药型罩质量之比 . 于是综合 式 ( 3) 和式 ( 5) 可得静态爆炸时所获得的 EFP 的 速度 v0 = vx + v 02 ( 7) 动态情况下, 所形成 EFP 的速度为弹体抛射 速度 vc 与破片单元静态爆炸速度 v0 之间的合成 速度 , 可表示为 vp = v0 + vc + 2v0 vc cos
收稿日期 : 2008 - 04- 29 作者简 介 : 吕 朋杰 ( 1982 ( 1959 炸技术 . ) , 男 , 硕 士研 究生 ; 通信 作者 : 乔 相信 ) , 男 , 副教授 , 硕 士 . 研 究方向 : 弹药 工程 与爆
条件下应采取有效的技术途径来提高战斗部的杀 伤威力. 在单靠增加战斗部质量来提高杀伤威力 受到限制的情况下 , 在一定质量条件下, 只能应用 新理论、 新结构和新材料等高新技术, 改进战斗部 的类型、 装药和结构等方法, 以提高战斗部的杀伤 效能 . 目前 , 防空战斗部多采用预制破片战斗部、 定 向战斗部或可瞄式战斗部 , 由于破片质量和速度 的原因, 使得其动能有限 , 对具有较厚壳体的目标 的杀伤能力显得力不从心 , 并不适合用于末端拦
图 3 战斗部结构半剖结构图 4 导爆药柱 ; 5 主装药 ; 6 泡沫填充物 . 图 2 战斗部不完全结构剖面图 1 聚能元件 ; 2 内骨架 ; 3 外壳体 .
图 1 抛射雷弹结构图 1 头部引信 ; 2 战斗部 ; 3 尾部引信 ; 4 尾管 ; 5 尾翼 .
2 战斗部杀伤威力计算模型
借鉴破片场仿真模型 , 可建立组合式聚能战 斗部产生的 EFP 场仿真模型 . 假定战斗部起爆时 产生的 EFP总数 N, N = l r , ( l, r ! N ), 其中 l 为 行数 ( 轴向 ), r 为列数 (环向 ). 于是 EFP 群可用矩 阵 F 表示.
2
m+
式中 m ij, vij ,
ij
,
ij
分别为 弹丸 F ij 的质量、 速
8 2 A 3
m -C ( 6)
3
度、 飞散方向和方位 . 对聚能装药, 可假定认为 药 型罩在变形过程中无质量损失, 即最终 EFP 质量 等于药型罩质量 , 即 m ij = m p ( 2) 组合式聚能战斗部爆炸形成的 EFP 场如图 4 所 示.
[ 5] 2 2 0
( 8)
图 4 组合式聚能战斗部爆炸形成的 EFP 场
式中
0
为破片单 元静态 平均飞 散方向 角, 可用 . ( 9) ( s2 - s1 ) v0 ∀ - arctan 2 2L D
T ay lor公式计算
0
2 . 1 EFP 弹丸速度 组合式聚能装药战斗部从引信发生作用到形 成 EFP 弹丸可分解成两个阶段: 第一阶段将每个 聚能元件近似看作一预制破片, 引信引爆炸药 主 装药后 , 爆炸过程中产生的爆轰产物使得聚能 元 件获得一个初速度 v01, 这一阶段可近似作为柱形 有壳装药的爆炸 ; 第二阶段为聚能元件装药起 爆 到形成完整的 EFP弹丸. 能较好地预估柱形有壳装药破片速度及其分 布 的 方 法 为 randers pehrson 修 正 的 gurney 公 式
1 组合式聚能装药战斗部结构及其 作用原理
预设型 末端拦 截系统 大致分 为微波 搜寻 系 统、 计算机控制系统和矩阵抛射系统等三大系统 . 矩阵抛射系统由一定数量的抛射器组成 ( 每管抛 射器装填雷弹一枚 ), 分成若干排, 每排数十座, 相 互间距相等 , 被划分为若干个战斗单元 . 微波搜寻 系统探测到一定高度和速度范围内的目标反射信 号时, 通过计算机系统对信号进 行处理、 判断 , 并 解算出目标高度、 速度和航向 , 根据解算出的目标 参数计算出应启动的战斗单元, 并将指令传给 指 定的战斗单元. 该战斗单元内的全部雷弹 ( 结构见 图 1) 在指定时刻被抛射到预定高度, 头部非触发 引信优先作用, 如无交会条件 , 则尾部引信在装定 的炸高处 ( 目标高度 ) 作用 , 在目标周围形成一个 饱和弹丸空间, 摧毁目标. 雷弹 (见图 1)由头部非触发引信、 战斗部、 尾 部引信、 尾管、 药包和尾翼等部分组成. 战斗部 结 构为组合式聚能装药结构 ( 见图 2 、 图 3) , 它以聚 能元件作为基本构件 . 聚能装药元件在战斗部 中 呈分层放置 , 每层周向均布 10 个, 共 10 层 , 使用 工业粘结剂使每个聚能装药与战斗部内骨架牢固 连接. 外壳体用于密封、 保护内部聚能元件及起到 支撑加固的作用 . 内骨架是一个横截面为正十 边 形的柱体, 每一侧面开 10 个直径与聚能元件外径 相同大小的孔, 用于支撑固定聚能元件 , 各孔间距 均布, 前端螺纹用于连接头部引信, 尾部螺纹用于 连接尾部引信及尾管、 尾翼等部件. 聚能元件采用 球缺形药型罩, 壳体应用工程树脂注塑成型. 整个 聚能元件包含两个腔段, 第一腔段为圆柱段, 第二 腔段为锥形段. 装配时 , 两腔段间的分界面与骨架 的内表面保持在同一平面上. 聚能元件层与层 之 间使用泡沫塑料进行填充以保护和防止聚能元件 的震动 . 当雷弹被抛射升空引信发生作用时, 首先 引起导爆药柱的爆轰 , 然后主装药爆炸 , 爆炸产生
2 0 0 8年 1 0月 第 2 7卷 第 5期
沈 阳 理 工 大 学 学 报
TRANSACT I ONS OF SHENYANG LI GONG UN I V ERS I TY
V ol . 2 7 N o . 5 O ct . 2 wenku.baidu.com 0 8
文章编号 : 1003 - 1251( 2008) 05 - 0014- 03
(1 . Shenyang L igong U n ivers ity, Shenyang 110168, Ch ina; 2. Shenyang M il itary R egion Comm and , D es ign E ngineering R esearch)
1 1 1 , 2
A bstract : Ai m ing at the targets of the term in al de fence system, a new type design of the w ar head used for predef in ed ter m in a l interception system is put forw ard, and the organ izat io n o f the w arhead structure is g iven . T hrough the deriv ation of ca lculat io n for m u la for the pe llet ve loc ity and the dispersio n param eters , a si m u lation m ode l of EFP fie ld o f antiaircraft w arhead w ith CEGPC is established . T he research result has som e value for accurate calcu latio n of the leth ality o f tha t type o f w arhead . K ey w ord s : predef in ed ter m ina l in tercept ion system; com b in ed energy gathering powder charge( CEGPC ); letha lity; EFP f iled 未来战争需重 点保护的将是 固定的军事 目 标 , 包括军品生产工厂 , 重要的经济目标, 包括 大 型的炼油厂、 电厂、 电站和港口、 机场等 , 政治经济 地位显著的大城市等 . 现代防空作战的这些特 点 使得发展预设型末端拦截系统具有重大的现实意 义 . 拦截系统以摧毁目标为最终目的 , 因而在一定
F (x ) = 1-
x 2( L - x ) 1- m in , 1 . 0 , d d
( 4) 2E 为格尼
式中: m e /M 为装药与壳体的质量比 ;
能 ; F ( x ) 为修正因子 ; d 为装药直径 ; L 为装药 高 度 ; x 为沿轴线单个 EFP的具体位置 . 可用的圆柱形装药等壁厚药型罩抛掷速度计 算可用下式 v02 = D 2 W ( 5)
新型组合式聚能装药防空战斗部威力参数分布
吕朋杰 , 乔相信 , 林溪石
1 1 1 , 2 ( 1. 沈阳理工大学 装备工程学院 , 辽宁 沈阳 110168 ; 2 . 沈司工科所 )
摘 要: 针对末端防御系统所对应的打击对象, 提出一种新型的用于预设型末端拦截系 统的战斗部设计, 给出了该战斗部的结构组成 ; 通过对 EFP 弹丸速度及飞散参数计算 公式的推导, 建立起组合式聚能装药防空战斗部的 EFP 场仿真计算模型, 研究结果对 于精确计算该种类型战斗部的杀伤威力具有一定的指导意义. 关 键 词: 预设型末端拦截系统 ; 组合式聚能装药; 杀伤威力 ; EFP场 文献标识码: A
中图分类号: T J410 . 2
Th e D istribution of the L ethality Param eters of the An tiaircraftW arhead w ith a N ew Type of C omb ined Energy gathering Powder charge( CEGPC ) LV P eng jie , Q I AO X iang x in , L I N X in shi
[ 4]
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式中 : s1 为起爆点至等效圆筒前端内表面的距离; s2 为起爆点至等 效圆筒后端内表面的距离 ; D 为 炸药爆速 ; L 为等效圆筒长度. 2 . 2 EFP 弹丸的飞散分布参数 预估带壳装 药破片 单元的 飞散 沿弹轴 的分 布, 可用的方法为 randers pehrson 改进的 T ay lor方 程
16 m ij F ij = vij
ij ij
沈阳 理 工 大 学 学 报
2008 年
式中 : v02为 EFP 的抛掷速度; D 为装药爆速 ; W 平 i= 1 , 2 , ∀, l, j = 1 , 2, ∀, r ( 1) 板所获得的相对能量. 根据平板抛掷理论 , 平板所 获得的能量为 1 20 2 W= - 2 A - A - 2C 2 3 ln 2 (m + 1 ) / 2+ m
第 5期 截系统
[ 1]
吕朋杰等 : 新型组合式聚能装药防空战斗部威力参数分布 . 文中基于 EFP 具有高速、 作用距离远等
[2 , 3]
15
的爆轰波使得聚能元件引爆 , 形成多个具有优良 气动外形的 EFP.
特点, 以及能够引爆精确制导炸弹、 钻地弹携带的 装药, 使来袭弹药失去效能的特点 , 提出了一 种组合式聚能装药结构 , 重点讨论了战斗部作 战 效能的评估 .