CN211503851U - 一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种微型爆炸成型弹丸,尤其是战斗部直径小于2cm的微型爆炸成型弹丸。包括起爆装置1、装药、外壳2、药型罩4,起爆点位于装药顶部中心,药型罩4位于装药底部,为锥角型、球缺型或变壁厚型,本实用新型关键技术在于:装药直径不大于2cm,高度不大于2.5cm,弹丸速度不小于1000m/s,质量不大于15g。技术难点在于:高度集成了起爆装置1,并保证了起爆稳定性和安全性问题,确保了小尺寸装药直径的爆轰稳定,形成具有一定毁伤效应、大炸高和飞行稳定的微型爆炸成型弹丸。本实用新型装药结构3简单,装药量大幅减少至小于15g,药型罩4制作的工艺简单、成本较低,大小和形状的变化较多,使之可以满足在多种微型无人机平台上使用的要求,适用范围广。

Description

一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸
技术领域
本实用新型涉及微型无人机技术领域,具体为一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸。
背景技术
微型无人机(MAV)的概念于1992年美国兰德(Rand)公司首次提出,其基本指标是:其中微型无人机最大尺寸不超过15cm,质量10-100g,最大航程1-10km,巡航速度30-60km/h,续航时间20-60min。微型无人机具有自主飞行、携带任务载荷执行特定任务、通信及传输信息等基本特征,与大型无人机相比具有成本低、机动性能好、携带方便等优点。随着电子技术不断发展,传感器微型化、集成化程度越来越高,单兵作战武器多样化、数字化和智能化是未来战场必然的发展趋势。微型无人机作为当前先进技术的代表之一,其发展的种类及飞行方式均呈现出多样化趋势。微型无人机是基于国防应用提出的概念,军用微型无人机已经作为各国无人机研发体系的主要研究内容,是打赢信息化条件下的局部战争重要保障。微型无人机在军事与民用方面,都有着广泛的用途和潜在的特殊功能,美、法、以色列、俄罗斯、乌克兰等国先后投入大量科研力量进行研制。
爆炸成型弹丸(Explosively formed projectile,EFP)技术自发明以来,经过各军事强国的不断发展,技术水平大幅提高,已在多种战斗部上使用,满足了多种武器平台的要求,如近年来瑞典和法国合作研究的末敏炸弹在空中爆炸形成爆炸成型弹丸,对坦克装甲车辆和其他军事设施顶部形成近距离穿甲作用。但是,搭载到微型无人机上使用的微型爆炸成型弹丸,目前还未见报道。本发明在已有无人机技术及爆炸成型弹丸研究基础上,在微型无人机搭载一种高集成度的微型爆炸成型弹丸高效毁伤元,可进一步拓宽微型无人机的应用范围,对未来战争具有重要的应用价值。
已有爆炸成型弹丸的装药直径多为4cm以上,质量大于120g,其重量是本发明所述微型爆炸成型弹丸的8倍及以上。对于微型无人机,重量直接影响其飞行稳定性及续航能力,因此,大幅降低爆炸成型弹丸质量具有较高的应用价值。本发明在已有爆炸成型弹丸成型理论基础上,提出将装药直径减小至不大于2cm,大幅降低了战斗部的重量,并仍具有高效的毁伤效应。
目前装药直径大于4cm的EFP具有良好的飞行稳定性和侵彻性能,因此EFP技术无论在军事领域还是民用领域都得到了广泛的关注。其中装药直径为5cm左右的爆炸成型弹丸应用最为广泛。随着微型无人机技术的发展,在已有无人机基础上,拓展其应用范围亦成为各国研究之热点。2017年,伯克利大学教授、资深AI研究者Stuart Russell在联合国特定常规武器公约会议上展示了一款人工智能微型无人机,将人工智能应用于微型无人机上,并集成了聚能装药技术,具有自主飞行、自动跟踪、自动避障、人脸识别和毁伤目标等功能。该款微型无人机首次将聚能装药技术与微型无人机结合,使其具有一定的毁伤效应。Russell教授发出警告,展示中部分内容并非真实,但其中所包含的技术目前已经存在。因此,为满足未来信息化战争需求,EFP微型化并将其集成到微型无人机上,使其具有高效的毁伤效应,是信息化战争中关键的一环。目前我国在该领域的研究较少,但是,研制一种具有高效毁伤效应的微型无人机对信息化战争至关重要,应早日开展相关基础性研究,解决实际应用过程中遇到的技术问题。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种微型爆炸成型弹丸,以解决上述背景技术中提出的问题。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种装药直径小于2cm高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸,包括起爆装置1、装药、外壳2、药型罩4,起爆点位于装药顶部中心,药型罩4位于装药底部,为锥角型、球缺型或变壁厚型,其特征在于:该战斗部直径不大于2cm,高度不大于2.5cm,弹丸速度不小于1000m/s,质量不大于15g,该战斗部可以搭载到微型无人机上使用。
所述的起爆装置1根据具体微型无人机型号进行设计,预留一个接收信号接口,用于接通起爆电流,触发微型爆炸成型弹丸起爆。点火头直接集成至微型爆炸成型弹丸装药结构3顶部中心位置,并与起爆装置1连通。
所述的装药为微型装药结构3,其装药直径不大于2cm,装药高度不大于2.5cm。装药类型可根据具体应用采用梯恩梯(TNT)、黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)、泰安(PETN)或按一定比例组成的混合炸药。
所述外壳2材料为具有一定强度的非金属材料,该材料对装药结构3具有一定的防护能力,并具有相应的可塑性。
所述药型罩4材料采用高密度的金属类材料,如紫铜、钨合金等。药型罩4直径不大于2cm,高度不大于1.5cm,几何外形为锥角型、球缺型或变壁厚型。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本发明的关键在于提出了将爆炸成型弹丸装药直径设置为不大于2cm,通过科学的优化装药结构3,从而得到具有一定毁伤效应的微型爆炸成型弹丸。
本发明提出了将装药直径减少至不大于2cm,再将其装载至不同微型无人机上使用,拓宽了已有微型无人机的应用范围,使微型无人机具有一定的毁伤效应。
附图说明
图1为本实用新型的中心起爆、锥角型药型罩4微型爆炸成型弹丸战斗部正视图图;
图2为本实用新型的中心起爆、锥角型药型罩4微型爆炸成型弹丸战斗部侧视图图
图3为本实用新型的中心起爆、球缺型药型罩4微型爆炸成型弹丸正视图;
图4为本实用新型的中心起爆、球缺型药型罩4微型爆炸成型弹丸侧视图;
图5为本实用新型的中心起爆、变壁厚型组合药型罩4微型爆炸成型弹丸正视图;
图6为本实用新型的中心起爆、变壁厚型组合药型罩4微型爆炸成型弹丸侧视图;
图7为本实用新型的变壁厚组合型药型罩4微型爆炸成型弹丸成型结果图。
具体实施方式
为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本实用新型。
如图1~4所示,
一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸,包括起爆装置、外壳、装药结构、药型罩,药型罩内部设有装药结构,药型罩设在外壳后端,外壳前端设有起爆装置,起爆装置一端设在外壳外侧,起爆装置内部起爆点位于装药结构顶部中心,药型罩位于装药结构底部,为锥角型、球缺型或变壁厚型,该战斗部直径不大于2cm,高度不大于2.5cm,弹丸速度不小于1000m/s,质量不大于15g,该战斗部搭载到微型无人机上使用;
爆炸成型装药的药型罩4的材质采用常规的药型罩4材质,一般为铜、铁、钽、铝、铅、锡及其合金材料,或其他可塑性金属材料和非金属材料。药型罩4的形状可以是锥形罩(锥角通常为60°~150°),也可以是球缺罩或变壁厚组合型。药型罩4的壁厚度为弹径的0.01~0.5倍。
药型罩4内壁面是指药型罩4与装药相接触的面,壳体材料一般为惰性材料或非金属材料。壳体材料主要用于装药结构3定型,结合具体微型无人机型号,做结构优化对接,应具备一定的强度。根据实际的应用要求,可提高壳体材料的强度,增强对装药结构3的约束,进而提高装药结构3中炸药的能量利用率。
装药结构3中的炸药是弹丸成型和飞行的能量来源,选择炸药的品种和装药密度应满足技术要求。一般装药密度为0.5~1.8g/cm3,爆轰速度为2000~9000m/s的炸药可满足弹丸的成型。炸药必须要有稳定的物理性质和化学性质,常贮不变质,保证在战场恶劣环境下不爆炸、不燃烧、不影响正常使用,保证生产、贮存、运输过程中的安全性,不污染环境,无效辐射等。
炸药可选用梯恩梯(TNT)、黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)、泰安(PETN)等,也可选用高能量的混合炸药和新型高能炸药。
参见附图1,中心起爆的锥角型药型罩4,在聚能装药结构3爆轰作用下,药型罩4会爆炸成型成一种速度大于1000m/s飞行稳定的微型弹丸,该弹丸具有一定的毁伤能力。药型罩4的母线与中心线成一定夹角α,该角度值在30°~75°之间,可形成高速稳定飞行的微型爆炸成型弹丸,该弹丸不仅能保证爆炸成型弹丸弹道稳定性,而且能远距离飞行,可满足一定的使用要求。
参见附图2,中心起爆的球缺型药型罩4,在聚能装药结构3爆轰作用下,药型罩4会爆炸成型成一种速度大于1000m/s飞行稳定的微型弹丸,该弹丸具有一定的毁伤能力。球缺直径不小于2cm,药型罩4直径不大于2cm,球缺高度不大于1cm,壁厚为不大于0.2cm,高度不大于2.5cm,可形成高速稳定飞行的微型爆炸成型弹丸,该弹丸不仅能保证爆炸成型弹丸弹道稳定性,而且能远距离飞行,可满足一定的使用要求。
参见附图3,中心起爆的变壁厚组合型药型罩4,在聚能装药结构3爆轰作用下,药型罩4会爆炸成型成一种速度大于1000m/s飞行稳定的微型弹丸,该弹丸具有一定的毁伤能力。变壁厚几何结构由锥角型基础优化或由球缺型优化,药型罩4直径不大于2cm,球缺高度不大于1cm,壁厚为不大于0.2cm,总高度不大于2.5cm,可形成高速稳定飞行的微型爆炸成型弹丸,该弹丸不仅能保证爆炸成型弹丸弹道稳定性,而且能远距离飞行,可满足一定的使用要求。
参见附图4,中心起爆的变壁厚组合型药型罩4,在聚能装药结构3爆轰作用下,药型罩4会爆炸成型成一种速度大于1000m/s飞行稳定的微型弹丸,附图4给出该装药结构3形成弹丸的外形结果图。数值模拟得到了弹丸不同时刻的形状以及最终成型的结果。试验回收得到弹丸最终成型的真实结果。通过对比,数值模拟技术在微型爆炸成型弹丸计算中具有较好的相似度,该技术可以为微型爆炸成型弹丸的优化设计提供技术支撑。
实例1
装药为梯黑混合炸药(TNT∶RDX=2∶8),压装,装药密度为1.65g/cm3,装药质量为10g,装药直径为20mm,塑料外壳2,中心起爆。药型罩4几何结构为变壁厚组合型药型罩4,材料为紫铜,厚度为变壁厚,外沿壁厚约为1.2mm,中心壁厚约为3mm,内外锥角分别为120°和150°,直径20mm,冲压成型。数值模拟结果表明弹丸初速为1100m/s,弹丸头部压合密实,尾部为中空结构。
目前主要爆炸成型弹丸技术中,采用紫铜药型罩4和梯黑混合炸药的应用较为普遍,因此,本发明以紫铜变壁厚组合型药型罩4和梯黑混合炸药为例进行相关数值仿真和试验,并不代表本发明只局限于实例中提到的药型罩4和炸药材料,实验结果同样适用于其他常用材料的药型罩4和炸药。同理,几次试验所用药型罩4材料、装药类型和装药结构3也是目前常用的几种,并不代表药型罩4材料只局限于试验中所涉及的材料,其它具有类似性质的材料也可以作为药型罩4,实验结果应同样适用。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸,包括起爆装置、外壳、装药结构、药型罩,其特征在于:药型罩内部设有装药结构,药型罩设在外壳后端,外壳前端设有起爆装置,起爆装置一端设在外壳外侧,起爆装置内部起爆点位于装药结构顶部中心,药型罩位于装药结构底部,为锥角型、球缺型或变壁厚型,战斗部直径不大于2cm,高度不大于2.5cm,弹丸速度不小于1000m/s,质量不大于15g,战斗部搭载到微型无人机上使用。
2.根据权利要求1所述的一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸,其特征在于:药型罩(4)外形为锥角型,直径不大于2cm,锥角范围为60°-150°,壁厚为不大于0.2cm,高度不大于2.5cm,质量不大于15g。
3.根据权利要求1所述的一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸,其特征在于:药型罩(4)外形为球缺型,球缺直径不小于2cm,药型罩(4)直径不大于2cm,球缺高度不大于1cm,壁厚为不大于0.2cm,高度不大于2.5cm,质量不大于15g。
4.根据权利要求1所述的一种高效毁伤效应的微型爆炸成型弹丸,其特征在于:药型罩(4)外形为变壁厚型,变壁厚几何结构由锥角型基础优化或由球缺型优化,药型罩(4)直径不大于2cm,球缺高度不大于1cm,壁厚为不大于0.2cm,高度不大于2.5cm,质量不大于15g。
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