CN116772664A - 一种威力可调的活性破片战斗部 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种威力可调的活性破片战斗部。本发明通过对活性破片的火工分离结构设计，实现战斗部大威力高效毁伤和小威力低附带毁伤两种模式的调整切换，提高弹药系统的灵活性、通用性和高效性。本发明威力可调的活性破片战斗部可应用于智能巡飞弹、巡航导弹和精确制导炸弹等空地打击武器平台，具有较强的军事应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及弹药技术领域，具体涉及一种威力可调的活性破片战斗部。
背景技术
城区是现代战争中敌我双方争夺的焦点，城区作战环境复杂且目标多样，既包括军事营区等集中分布的面目标，也包括敌方指挥官等隐藏在平民中的点目标。打击城区中的目标常采用破片杀伤战斗部，传统的破片杀伤战斗部采用钨合金等惰性金属破片作为毁伤元，其往往不能实现对雷达车辆等技术兵器的“命中即毁伤”。同时，破片杀伤战斗部在打击敌方指挥官的作战过程中，毁伤威力半径过大，极易造成对周边平民的附带杀伤。
活性毁伤元技术是近年来高效毁伤领域的研究重点，受到了国内外各个研究机构的广泛关注。由钨锆合金、PTFE/Al复合材料等制备而成的活性破片，与由钨合金等加工而成的惰性破片不同，其在与敌方目标交汇作用的过程中，具有动能侵彻和靶后爆燃双重联合毁伤效果。活性破片独特的毁伤机制，大幅度提高了破片杀伤战斗部的毁伤威力，实现了战斗部高效毁伤技术的跨越式发展。
毁伤威力可调战斗部可以根据战场环境需求的不同，选择合适的能量释放方式，调整战斗部威力半径，以实现对不同目标的定制毁伤。目前实现战斗部威力可调的方式主要有三类：第一类是分层装药、隔爆层和起爆方式的耦合匹配，第二类是通过炸药燃烧转爆轰特性调整战斗部的能量输出等级，第三类是采用驱动装置分离部分装药实现爆炸能量控制。毁伤威力可调战斗部是目前弹药领域研究热点，可以极大的提高武器系统的灵活性、通用性和高效性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种威力可调的活性破片战斗部，将活性毁伤元技术与战斗部威力可调技术相结合，通过对活性破片的火工分离结构设计，实现战斗部大威力高效毁伤和小威力低附带毁伤两种模式的调整切换，提高弹药系统的灵活性、通用性和高效性。该新型威力可调的活性破片战斗部可应用于智能巡飞弹、巡航导弹和精确制导炸弹等空地打击武器平台。
本发明的一种威力可调的活性破片战斗部，包括：顶部端盖、引信、装药、内衬、壳体、破片架、活性破片、连接螺、底部端盖、断裂板、发射药和缓冲层；
其中，内衬的一端与壳体固连，装药装填在内衬内，顶部端盖和底部端盖分别安装在内衬的两端；破片架位于内衬与壳体之间，活性破片装填在破片架中；缓冲层设置在破片架和内衬之间；连接螺为阶梯状，固定安装在壳体的底端；连接螺的顶端抵触破片架的底端，底端与底部端盖平齐，外表面与壳体平齐，内表面连接缓冲层；缓冲层一端抵触在内衬与壳体的连接端面，一端与底部端盖平齐并与连接螺和底部端盖固连；发射药安装在缓冲层与连接螺的阶梯面之间预留的安装孔内；引信固定在顶部端盖上并插入装药中；断裂板的一端安装在底部端盖上，另一端压紧缓冲层；断裂板上设有断裂槽。
较优的，所述装药采用改性B炸药或海萨尔炸药。
较优的，所述活性破片采用5.0～9.0g/cm3密度的氟聚物基活性材料或6.0～10.0g/cm3密度的金属基活性材料。
较优的，所述断裂板采用聚乙烯。
较优的，所述缓冲层采用钢和聚氨酯多层复合结构，钢和聚氨酯分层叠加，层数及每层厚度根据实际情况设计。
较优的，所述顶部端盖、内衬、壳体、破片架和底部端盖采用铝合金或聚醚醚酮。
本发明还提供了基于上述威力可调的活性破片战斗部的目标毁伤方法，根据目标特性，选择低附带毁伤模式或高效毁伤模式；
其中，低附带毁伤模式下，首先点火发射药，驱动缓冲层向战斗部底端运动，缓冲层推动断裂板沿断裂槽失效破坏，缓冲层在发射药产生的气体的驱动下与战斗部分离；然后点火引信，起爆装药，活性破片因失去缓冲层的保护，在装药的爆轰波和爆轰产物的共同作用下破碎失效；低附带毁伤模式利用装药的爆炸作用毁伤预定目标；
高效毁伤模式下，直接点火引信，起爆装药；活性破片在缓冲层的保护下保持结构完整性，在装药的爆轰波和爆轰产物的共同作用下飞向目标，活性破片在弹目交汇的过程中发生冲击点火反应，对目标进行侵彻爆炸联合毁伤；高效毁伤模式利用活性破片的侵爆作用和装药的爆炸作用共同毁伤目标。
有益效果：
本发明威力可调活性破片战斗部通过火工分离缓冲层控制活性破片破碎的原理实现高效毁伤模式与低附带毁伤模式的切换。打击敌方指挥官等隐藏在平民中的点目标时采用低附带毁伤模式，发射药点火驱动缓冲层运动，断裂板上的断裂槽失效破坏，缓冲层在火药气体的作用下与战斗部分离，之后引信作用起爆战斗部装药，活性破片失去缓冲层的保护破碎失效，限制了战斗部的毁伤范围。打击雷达车辆等技术兵器时采用高效毁伤模式，引信直接起爆战斗部装药，活性破片在缓冲层的保护下保持结构完整性，并受到炸药爆炸驱动飞向目标，形成侵彻爆炸联合毁伤效果。本发明实现了火力压制、反恐行动等多种复杂作战条件下的一弹多用，弹药通用性为勤务处理带来便捷，提高了无人机等武器系统的作战效率，提出了适用于活性破片战斗部的威力转换新原理，可以应用于无人机、单兵火箭弹等多种武器平台，具有较强的军事应用前景。
附图说明
图1为本发明战斗部结构左视图。
图2为本发明战斗部结构正视剖视图。
其中，1-顶部端盖，2-顶部垫圈，3-引信，4-顶部螺钉，5-密封圈，6-装药，7-内衬，8-壳体，9-破片架，10-活性破片，11-连接螺，12-底部端盖，13-断裂板，14-底部螺钉，15-底部垫圈，16-发射药，17-缓冲层。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种威力可调的活性破片战斗部，如图1所示，包括顶部端盖1、顶部垫圈2、引信3、顶部螺钉4、密封圈5、装药6、内衬7、壳体8、破片架9、活性破片10、连接螺11、底部端盖12、断裂板13、底部螺钉14、底部垫圈15、发射药16和缓冲层17。
所述壳体8为中空圆柱体；所述壳体8两端内侧设置有螺纹，顶端与内衬7配合连接，底端与连接螺11配合连接。
内衬7为阶梯圆柱结构，置于壳体8内；内衬7的大端内侧设有内螺纹，用于连接顶部端盖1；内衬7的大端外侧设有外螺纹，用于连接壳体8；内衬7小端内侧设有内螺纹，用于连接底部端盖12。
所述装药6为圆柱型结构，其插入内衬7中，两端用顶部端盖1和底部端盖12压紧，顶部插入引信3。
破片架9为环状结构，位于内衬7与壳体8之间；破活性破片10放置于破片架9内，并紧贴壳体8内表面。也可以采用灌装工艺将活性破片10制成整体部件。破片架9的两端分别由内衬7和壳体8的连接处的端面以及连接螺11封装。破片架9与内衬7之间设有缓冲层17，所述缓冲层17为阶梯圆柱结构，内侧和外侧分别抵触内衬7和破片架9；缓冲层17小端端面抵触在内衬7的阶梯面，大端侧面抵触连接螺11大端内侧面以及底部端盖12外侧面，且大端端面与底部端盖12底部表面平齐；缓冲层17的阶梯面与连接螺11的阶梯面之间设置有发射药16；缓冲层17大端圆柱上设置有点火通道，便于装配点火头，用于点燃发射药16。
所述顶部端盖1中心设有中心孔，中心孔周围设置有螺纹孔，引信3插入中心孔内，并通过顶部垫圈2和顶部螺钉4将引信3紧固装配在顶部端盖1上；顶部端盖1外侧设置有螺纹，通过密封圈5与内衬7大端内侧螺纹配合连接。
所述连接螺11为阶梯圆柱结构，其小端内侧与缓冲垫抵触，外侧设置有外螺纹，与壳体8配合连接；其大端外侧与壳体8外侧平齐，内侧与缓冲层17抵触。
所述底部端盖12为圆盘型结构，与顶部端盖1共同压紧装药6，其一端侧面设置有外螺纹，与内衬7配合连接；另一端设置有环形槽和螺纹孔。所述断裂板13的一端设有通孔，与底部端盖上的螺纹孔配合，通过底部螺钉14和底部垫圈15将断裂板13的一端固定在底部端盖12的螺纹孔上，断裂板13的另一端压紧缓冲层17；断裂板13上设有断裂槽，断裂槽与底部端盖12的环形槽对齐，便于断裂板13在缓冲层17的推动下可靠断裂。
本发明威力可调活性破片战斗部具有两种工作模式：低附带毁伤模式和高效毁伤模式，工作原理如下：
(1)低附带毁伤模式，发射药16点火驱动缓冲层17向战斗部底端运动，缓冲层17推动断裂板13沿断裂槽失效破坏，缓冲层17在火药气体的驱动下与战斗部分离，引信3起爆战斗部装药6，活性破片10失去缓冲层17的保护，由于其材料强度不高，在爆轰波和爆轰产物的共同作用下破碎失效，部分颗粒燃烧分解，无法形成尺寸较大的杀伤破片，限制了战斗部的毁伤范围，该模式下主要利用爆炸作用精准毁伤预定目标。
(2)高效毁伤模式，发射药16不点火，缓冲层17仍置于内衬7和破片架9之间，引信3直接起爆战斗部装药6，活性破片10在缓冲层17的保护下保持结构完整性，其在爆轰波和爆轰产物的共同作用下飞向目标，活性破片10在弹目交汇的过程中发生冲击点火反应，其在侵彻过程中释放大量化学能，形成侵彻爆炸联合毁伤效果，该模式利用活性破片杀伤作用和炸药爆炸作用高效毁伤目标。
为防止活性破片10在高效毁伤模式下的爆炸驱动过程中破碎失效，并减少缓冲层17的厚度和质量，装药6不应选用CL-20等爆压或能量较高的炸药。作为优选，装药6选用改性B炸药或海萨尔炸药。
此外，为保证活性破片10在失去缓冲层保护的低附带毁伤模式下可靠破碎，其不应选用强度或韧性过高的活性材料。作为优选，活性破片10选用高密度(5.0～9.0g/cm3)氟聚物基活性材料或中低密度(6.0～10.0g/cm3)金属基活性材料。
断裂板13应选用强度适中且脆性较强的材料，并且其强度应低于缓冲层17及底部端盖12材料，避免缓冲层17在战斗部发射和飞行过程中提前分离，保证缓冲层17在发射药驱动下可靠分离。作为优选，断裂板13材料选用高密度聚乙烯。
缓冲层17应保证活性破片10在爆炸驱动下的结构完整性，同时限制其尺寸和质量，保证战斗部满足战术技术指标。作为优选，缓冲层17选用钢和聚氨酯多层复合结构。
为保证战斗部结构强度，同时避免战斗部组件在爆炸作用下产生自然破片，造成低附带毁伤模式下的额外毁伤，顶部端盖1、内衬7、壳体8、破片架9和底部端盖12应选用具有一定强度且容易破碎的材料。作为优选，顶部端盖1、内衬7、壳体8、破片架9和底部端盖12选用铝合金或聚醚醚酮。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，包括：顶部端盖(1)、引信(3)、装药(6)、内衬(7)、壳体(8)、破片架(9)、活性破片(10)、连接螺(11)、底部端盖(12)、断裂板(13)、发射药(16)和缓冲层(17)；
其中，内衬(7)的一端与壳体(8)固连，装药(6)装填在内衬(7)内，顶部端盖(1)和底部端盖(12)分别安装在内衬(7)的两端；破片架(9)位于内衬(7)与壳体(8)之间，活性破片(10)装填在破片架(9)中；缓冲层(17)设置在破片架(9)和内衬(7)之间；连接螺(11)为阶梯状，固定安装在壳体(8)的底端；连接螺(11)的顶端抵触破片架(9)的底端，底端与底部端盖(12)平齐，外表面与壳体(8)平齐，内表面连接缓冲层(17)；缓冲层(17)一端抵触在内衬(7)与壳体(8)的连接端面，一端与底部端盖(12)平齐并与连接螺(11)和底部端盖(12)固连；发射药(17)安装在缓冲层(17)与连接螺(11)的阶梯面之间预留的安装孔内；引信(3)固定在顶部端盖(1)上并插入装药(6)中；断裂板(13)的一端安装在底部端盖(12)上，另一端压紧缓冲层(17)；断裂板(13)上设有断裂槽。
2.如权利要求1所述的威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，所述装药(6)采用改性B炸药或海萨尔炸药。
3.如权利要求1所述的威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，所述活性破片(10)采用5.0～9.0g/cm3密度的氟聚物基活性材料或6.0～10.0g/cm3密度的金属基活性材料。
4.如权利要求1或3所述的威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，采用灌装工艺将活性破片(10)制成整体部件。
5.如权利要求1所述的威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，所述断裂板(13)采用聚乙烯。
6.如权利要求1所述的威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，所述缓冲层(17)采用钢和聚氨酯多层复合结构。
7.如权利要求1所述的威力可调的活性破片战斗部，其特征在于，所述顶部端盖(1)、内衬(7)、壳体(8)、破片架(9)和底部端盖(12)采用铝合金或聚醚醚酮。
8.一种如权利要求1～7任一所述的威力可调的活性破片战斗部的目标毁伤方法，其特征在于，根据目标特性，选择低附带毁伤模式或高效毁伤模式；
其中，低附带毁伤模式下，首先点火发射药(16)，驱动缓冲层(17)向战斗部底端运动，缓冲层(17)推动断裂板(13)沿断裂槽失效破坏，缓冲层(17)在发射药(16)产生的气体的驱动下与战斗部分离；然后点火引信(3)，起爆装药(6)，活性破片(10)因失去缓冲层(17)的保护，在装药(6)的爆轰波和爆轰产物的共同作用下破碎失效；低附带毁伤模式利用装药(6)的爆炸作用毁伤预定目标；
高效毁伤模式下，直接点火引信(3)，起爆装药(6)；活性破片(10)在缓冲层(17)的保护下保持结构完整性，在装药(6)的爆轰波和爆轰产物的共同作用下飞向目标，活性破片(10)在弹目交汇的过程中发生冲击点火反应，对目标进行侵彻爆炸联合毁伤；高效毁伤模式利用活性破片(10)的侵爆作用和装药(6)的爆炸作用共同毁伤目标。
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