CN111928738A - 一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，包括端盖、壳体、预制破片、主装药、药型罩、挡环和起爆装置；其特征在于，所述壳体一端连接端盖，另一端通过挡环连接药型罩；所述主装药装填在壳体中；所述壳体与主装药之间设置多层，每层设置多个预制破片；所述起爆装置包括基板、传爆管；所述基板在端盖和主装药之间，并与传爆管相连；本发明通过中心单点起爆输入点、端面多点起爆输入点、轴线阵列多点起爆输入点等不同输入点起爆，改变装药起爆方式，控制爆轰波在壳体与药型罩上的压力分布，从而实现毁伤模式可转化、破片威力等级可控。

Description

一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置

技术领域

本发明属于弹药领域，特别是一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置。

背景技术

针对当前战场毁伤目标多样化需求，新型智能化弹药应运而生。智能化弹药是指利用各种先进技术使常规弹药实现精确打击的一类弹药，其目标是：获得自主搜索、探测、捕获和攻击目标的能力，可通过区别目标的详细特征有选择地攻击特定目标。现代局部战争条件、政治因素以及国际对人道主义的呼吁，对武器的精准控制提出了更为严苛的要求：不仅要求精准有效地打击目标，还要求在能量释放上加以控制，减小附带杀伤，在有效摧毁既定目标的同时对非目标带来尽可能小的影响。

当前的复合战斗部已较为成熟，但难以实现毁伤威力的可控输出。具体对于毁伤元模式转换技术，当前已基本能够实现EFP和JPC或JPC和JET等双模之间的转化。而威力可控技术则主要以DDT(Deflagration-to-Detonation Transition)作用过程为核心，通过控制起爆能量从而控制破片威力。

文献1：陈奎、李伟兵、王晓鸣等.双模战斗部结构正交优化设计(J).含能材料.2013,21(1):80–84.文中作者基于弧锥结合形药型罩，分析了战斗部结构参数(药型罩圆弧曲率半径、锥角、壁厚及装药高度)对双模毁伤元成型性能的影响规律，并通过改变起爆位置实现了杆式射流(JPC)与爆炸成型弹丸(EFP)转换。虽然本文提出了一种可实现多模转化得战斗部结构，单次选取JPC毁伤元或EFP毁伤元作为毁伤元主体，但是毁伤模式仍显单一，无法根据战场环境实现复合毁伤效果。

文献2：李兴隆、陈科全、路中华等.装填系数对破甲杀伤复合战斗部威力影响的数值模拟(J).含能材料.2019,27(6):535–540.文中作者讨论了一种伤复合战斗部结构，该战斗部同时具备射流破甲与破片杀伤的作用，并分析了战斗部装填系数与破片杀伤半径、成型射流破甲深度的关系。但该战斗部仍选取射流作为主毁伤元，无法实现根据不同作战场景调整主毁伤元模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，以提高聚能/杀伤复合战斗部的作用效率，将毁伤元模式转换技术和威力可控技术则相结合，实现兼具破片杀伤与聚能破甲的新型威力可调复合智能化战斗部。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，包括端盖、壳体、预制破片、主装药、药型罩、挡环和起爆装置；

所述壳体一端连接端盖，另一端通过挡环连接药型罩；所述主装药装填在壳体中；所述壳体与主装药之间设置多层，每层设置多个预制破片；所述起爆装置包括基板、传爆管；所述基板在端盖和主装药之间，并与传爆管相连；

所述基板为上下两层，上层基板和下层基板中心设有同轴的中心单点起爆输入点；

上层基板的偏心位置设置端面多点起爆输入点，上层基板和下层基板边缘处均设有多个第一起爆输出点，上层基板的第一起爆输出点和下层基板的第一起爆输出点对应相连通；上层基板端面多点起爆输入点与上层的第一起爆输出点之间通过长度相等的传爆沟槽相连；

上层基板和下层基板的偏心位置均设有同轴的轴线阵列多点起爆输入点，下层基板边缘处设置多个第二起爆输出点；下层轴线阵列多点起爆输入点与多个第二起爆输出点之间通过传爆沟槽相连；每个起爆输出点设有多个传爆孔，传爆沟槽末端各分有多条支路，分别通向多个传爆孔，每个传爆孔分别对应主装药端面和不同长度的传爆管。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明兼具杀爆弹和破甲弹两个弹种作战功能，可实现一弹多用，大大减轻战时运输压力，增加作战灵活性，更适应未来战场无人化、智能化趋势，作战模式灵活多样。

(2)本发明不仅实现一弹多用，且在两种弹种功能方面均结合了威力可控技术，使预制破片速度出现明显差异，同时壳体膨胀破裂形成不同质量分布、不同初速度的多级威力自然破片，实现输出威力可控。

(3)本发明通过不同起爆模式获得不同爆轰波下药型罩压垮变形特征，可实现JPC、长杆状EFP、馒头状EFP三种破甲毁伤元的转换，自适应打击包括装甲目标、工事和人员等不同类型目标。

附图说明

图1是本发明复合战斗部的结构示意图。

图2是本发明基板上起爆网络结构示意图。

图3(a-c)分别是中心单点起爆、轴线阵列起爆、端面八点起爆三种起爆模式下轴向爆轰波传播过程示意图。

图4(a-c)分别是中心单点起爆、轴线阵列起爆、端面八点起爆三种起爆模式下径向爆轰波传播过程示意图。

图5(a-c)分别是本发明中心单点起爆模式下毁伤元聚能侵彻体、预制破片、自然破片仿真成型效果图。

图6(a-c)分别是本发明轴线阵列起爆模式下毁伤元聚能侵彻体、预制破片、自然破片仿真成型效果图。

图7(a-c)分别是本发明端面八点起爆模式下毁伤元聚能侵彻体、预制破片、自然破片仿真成型效果图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

本发明的一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，包括端盖1、壳体3、预制破片4、主装药6、药型罩7、粘合剂8、挡环9和起爆装置；

所述起爆装置包括基板2、传爆管5、中心单点起爆输入点13，端面多点起爆输入点12，轴线阵列多点起爆输入点15，传爆沟槽11和第一起爆输出点10、第二起爆点14。

所述壳体3为机加成型的厚度3～5mm的圆管状金属零件，材料可选用45号钢，强度硬度脆性适中，能较好地符合壳体破裂形成自然破片的要求。所述壳体3两端内表面加工有螺纹，一端与端盖1上的外螺纹相配合，另一端与挡环9上的外螺纹相配合，达到密封目的。壳体3中装填有主装药6、预制破片4、药型罩7和起爆装置。

所述预制破片4为边长为8mm的钨合金立方体金属块，根据实际情况也可选用钨合金金属球，边长或直径控制为6～8mm。预制破片4之间利用粘合剂8填充，使预制破片4均匀布置在壳体3与主装药6之间，共9排324枚径向环绕主装药6。

所述主装药6直径为100mm，选用8701炸药，可以预留传爆孔进行压装制备。需保证传爆管5和主装药6的位置误差，并与基板2表面接触定位。

所述药型罩7采用等壁厚弧锥结合结构，材料为紫铜。其锥角155°，曲率半径55mm，罩厚4.3mm。药型罩7内表面紧贴主装药6，通过挡环9对药型罩7固定密封。药型罩7结构的设计需有利于EFP/JPC的转化，本发明中药型罩7在不同起爆方式形成的爆轰波作用下，可压垮形成JPC或EFP。

所述中心单点起爆输入点13、端面多点起爆输入点12、轴线阵列多点起爆输入点15设置在基板2上，用于实现不同起爆方式。基板2在端盖1和主装药3之间，与传爆管5相连，用于起爆。

所述基板2为上下两层，上层基板和下层基板中心设有同轴的中心单点起爆输入点13；上层基板上的中心单点起爆输入点13，穿过下层基板上的中心单点起爆输入点13直接用于中心起爆。

上层基板的偏心位置设置端面多点起爆输入点12，上层基板和下层基板边缘处均均匀设置8个第一起爆输出点10，上层基板的第一起爆输出点10和下层基板的第一起爆输出点10对应相连通。上层基板端面多点起爆输入点12与上层的8个第一起爆输出点10之间通过八条长度相等的传爆沟槽11相连，传爆沟槽11中设有传爆药；由于各起爆点处起爆时间由沟槽长度决定，确保长度一致，以保证起爆同步性。起爆后，起爆能量由端面多点起爆输入点12沿上层刚性基板传爆沟槽11中的传爆药(HMX/NC质量比为95:5)装药传爆，传向最大直径处的八个第一起爆输出点10，实现装药端面八点起爆。

上层基板和下层基板的偏心位置均设有同轴的轴线阵列多点起爆输入点15，下层基板边缘处均匀设置六个第二起爆输出点14；下层轴线阵列多点起爆输入点15与六个第二起爆输出点14之间通过六条传爆沟槽11相连，传爆沟槽11中设有传爆药。每个起爆输出点14设有三个传爆孔，传爆沟槽11末端各分有三条支路，分别通向三个传爆孔。三个传爆孔分别对应于主装药端面、长度30mm传爆管5和长度60mm传爆管5，实现多处传爆位置同步形成轴线阵列多点起爆。起爆后，起爆能量由轴线阵列多点起爆输入点15沿下层基板传爆沟槽11传爆，传向第二起爆输出点14及传爆管5底部，实现轴线阵列多点起爆。为保证经不同长度传爆管传爆后，阵列多点的起爆同步性，对应于主装药端面的支路最长、对应于60mm传爆管的支路最短，使得轴线阵列多点起爆输入点15到对应于主装药端面、长度30mm传爆管5和长度60mm传爆管5底部的传爆路线长度相等。

中心单点起爆输入点13、端面处多点起爆输出点10及轴线阵列多点起爆输入点15均贯穿两层基板。

本发明基于以上结构，控制起爆方式来改变爆轰波在装药中的传播过程，进而调整药型罩、预制破片和壳体上的载荷分布，从而实现多模毁伤和威力可控功能。主装药中心起爆后，形成球面爆轰波，传至药型罩表面的爆轰波方向与罩面法线方向存在一定的夹角，使药型罩在爆轰载荷作用下压垮形成馒头状爆炸成型弹丸(EFP)，而预制破片和自然破片则在爆轰驱动下飞散，其爆轰波传播过程如图3(a)和图4(a)所示。轴线阵列起爆后，轴线上的爆轰波在发生一定的碰撞的情况下作用于药型罩，此时爆轰波方向与罩面法线方向夹角进一步变小，使药型罩压垮作用更为明显，形成长杆状EFP；预制破片和壳体在爆轰驱动过程中，三处起爆点位置形成质量较大的自然破片，其爆轰波传播过程如图3(b)和图4(b)所示。端面八点起爆后，轴线上的爆轰波在传播一定距离后发生碰撞汇聚，爆轰波在作用药型罩之前形成平面波，使药型罩在该爆轰载荷作用下压垮形成头尾速度差更大的聚能杆式侵彻体(JPC)；爆轰驱动预制破片和自然破片的过程中，端面起爆位置形成质量较大的自然破片，后续壳体随爆轰波的传播陆续断裂形成较为均匀的破片，其爆轰波传播过程如图3(c)和图4(c)所示。

中心单点起爆输入点13的雷管，装药中心单点起爆。起爆150μ后，药型罩7压垮形成飞行速度约2400m/s、头尾速度一致的馒头状EFP，其长度39mm，长径比1.23；预制破片4速度分布为620m/s～743m/s；形成的自然破片平均速度711m/s，飞散过程呈径向密集分布，飞散距离远，破片质量分布均匀，毁伤元成型效果如图5(a)、(b)、(c)所示。

轴线阵列多点起爆输入点15的雷管，轴线阵列多点起爆。起爆150μ后，药型罩7压垮形成头部速度2280m/s、头尾速度差约170m/s的长杆状EFP，其长度72mm，长径比2.47；预制破片4速度分布相对较高也更集中，为829m/s～830m/s；形成的自然破片平均速度为732m/s，破片数少、质量较大，毁伤威力较强，毁伤元成型效果如图6(a)、(b)、(c)所示。

端面多点起爆输入点12的雷管，装药端面八点起爆。起爆150μ后，药型罩7压垮形成头部速度超过3600m/s、头尾速度差超过1000m/s的JPC，其长度162mm，长径比5.89；预制破片4速度分布为585m/s～806m/s；形成的自然破片平均速度为707m/s，破片大小分明，起爆位置处为长条状破片，药型罩7处破片较小且分散，毁伤元成型效果如图7(a)、(b)、(c)所示。

Claims (9)

1.一种毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，包括端盖(1)、壳体(3)、预制破片(4)、主装药(6)、药型罩(7)、挡环(9)和起爆装置；其特征在于，

所述壳体(3)一端连接端盖(1)，另一端通过挡环(9)连接药型罩(7)；所述主装药(6)装填在壳体(3)中；所述壳体(3)与主装药(6)之间设置多层，每层设置多个预制破片(4)；所述起爆装置包括基板(2)、传爆管(5)；所述基板(2)在端盖(1)和主装药(3)之间，并与传爆管(5)相连；

所述基板(2)为上下两层，上层基板和下层基板中心设有同轴的中心单点起爆输入点(13)；

上层基板的偏心位置设置端面多点起爆输入点(12)，上层基板和下层基板边缘处均设有多个第一起爆输出点(10)，上层基板的第一起爆输出点(10)和下层基板的第一起爆输出点(10)对应相连通；上层基板端面多点起爆输入点(12)与上层的第一起爆输出点(10)之间通过长度相等的传爆沟槽(11)相连；

上层基板和下层基板的偏心位置均设有同轴的轴线阵列多点起爆输入点(15)，下层基板边缘处设置多个第二起爆输出点(14)；下层轴线阵列多点起爆输入点(15)与多个第二起爆输出点(14)之间通过传爆沟槽(11)相连；每个起爆输出点(14)设有多个传爆孔，传爆沟槽(11)末端各分有多条支路，分别通向多个传爆孔，每个传爆孔分别对应主装药端面和不同长度的传爆管5。

2.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述壳体(3)通过螺纹与端盖(1)和挡环(9)相连。

3.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述预制破片(4)之间利用粘合剂(8)填充。

4.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述药型罩(7)采用等壁厚弧锥结合结构。

5.根据权利要求4所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述药型罩(7)锥角为155°。

6.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述主装药(6)采用8701炸药。

7.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述壳体(3)材料选用45号钢。

8.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，所述预制破片(4)材料选用钨合金。

9.根据权利要求1所述的毁伤威力可调的破甲杀伤复合战斗部装置，其特征在于，每个起爆输出点(14)设有三个传爆孔，传爆沟槽(11)末端各分有三条支路，分别通向三个传爆孔；三个传爆孔分别对应于主装药端面和两个长度不同的传爆管(5)。

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