JP7269496B2

JP7269496B2 - Ｅｆｐ弾頭及びｅｆｐ弾薬

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Publication number: JP7269496B2
Application number: JP2019179423A
Authority: JP
Inventors: 毅中永; 進安藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021055915A

Description

本開示は、ＥＦＰ弾頭及びＥＦＰ弾薬に関するものである。

従来、ロケット弾やミサイルの迎撃用弾薬に、炸薬の爆轟圧力によってライナを射出すると共に変形させてＥＦＰ（Explosively Formed Projectile, or Explosively formed Penetrator）を生成するＥＦＰ弾頭が用いられている（例えば、下記の特許文献１を参照）。このＥＦＰ弾頭は、「はやぶさ２」等の惑星探査機にも搭載され、小惑星の表面にクレーターを形成するためのインパクターとしても用いられている。

特開２０１７－７８５４９号公報

しかしながら、上記ＥＦＰ弾頭では、炸薬の爆轟圧力により、弾殻等の金属部品が破片化し、高速度で飛散する。そのため、上記ＥＦＰ弾頭を備えた弾薬を、市街地における迎撃用弾薬として用いる場合、高速度で飛散する金属破片により、周囲の人や建物に副次的な被害を及ぼすおそれがある。また、ＥＦＰ弾頭をインパクターとして用いる場合、高速度で飛散する金属破片が惑星探査機に衝突することにより、惑星探査機が破損又は故障する等の副次的な被害を及ぼすおそれがある。

本開示の目的は、ＥＦＰ弾頭及びＥＦＰ弾薬において、炸薬の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することにある。

本開示の第１の態様は、少なくとも１つの開口部（11c）を有する弾殻（11）と、上記開口部（11c）を閉塞するように上記弾殻（11）に取り付けられたライナ（12）と、上記弾殻（11）内に充填された炸薬（13）とを備え、上記炸薬（13）の爆轟圧力によって上記ライナ（12）を射出すると共に変形させて飛翔体を生成するＥＦＰ弾頭であって、上記弾殻（11）を含む上記ＥＦＰ弾頭の上記ライナ（12）以外の金属部品は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形した微粒子成形物であり、上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、液体又は気体となる金属材料を含む材料によって構成されていることを特徴とするものである。

第１の態様では、ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、液化又は気化する。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によれば、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

第２の態様は、第１の態様において、上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる金属材料を含む複数種の材料によって構成されていることを特徴とするものである。

第２の態様では、ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて液化又は気化し、また、その反応熱によって生じる膨張波が液化又は気化した粒子間に剪断流として作用することにより、さらに微細化される。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によれば、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害をより低減することができる。

本開示の第３の態様は、第２の態様において、上記微粒子成形物は、上記微粒子材料と結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物、又は上記圧縮成形物を焼成した圧縮成形焼成物であることを特徴とするものである。

第３の態様では、ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品が、粒子間の結合力が弱い圧縮成形物又は圧縮成形焼成物で構成されている。このような構成により、炸薬（13）の爆轟による金属部品の粒子化が促進されて粒子間の化学反応が促進されるため、金属部品の微細化を促進することができる。

本開示の第４の態様は、第２の態様において、上記微粒子成形物は、上記微粒子材料を焼結した焼結物に炸薬を含浸させた焼結炸薬含浸物であることを特徴とするものである。

第４の態様では、弾殻（11）内の炸薬（13）の爆轟に伴って金属部品に含まれる炸薬を爆轟させることにより、金属部品の粒子化、及び粒子間の化学反応による微細化を促進することができる。

本開示の第５の態様は、第１の態様において、上記微粒子成形物は、上記微粒子材料を焼結した焼結物に、上記炸薬（13）の反応熱によって溶融する上記微粒子材料よりも低融点の金属を溶浸させた焼結溶浸物であることを特徴とするものである。

第５の態様では、ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品が、焼結溶浸物で構成されているため、金属部品の強度を高めることができる。一方、炸薬（13）の反応熱によって溶融する金属を溶浸に用いることにより、溶浸材も炸薬（13）の爆轟によって液化する。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によっても、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

本開示の第６の態様は、第１乃至第５のいずれか１つの態様において、上記金属部品は、上記炸薬（13）を起爆する起爆機構（14）のケーシング（14a）を含むことを特徴とするものである。

第６の態様では、弾殻（11）だけでなく、起爆機構（14）のケーシング（14a）も、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、粒子間で化学反応を生じてさらに微細化される。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によれば、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害をより低減することができる。

本開示の第７の態様は、第１乃至第６のいずれか１つの態様において、上記金属部品は、断面が凹凸形状に成形されていることを特徴とするものである。

第７の態様では、金属部品の断面を凹凸形状に成形することにより、炸薬（13）の爆轟によって金属部品が粒子化して飛散する際に、粒子間における飛散方向の速度差が大きくなるため、粒子どうしの接合と合体が抑制される。よって、粒子間の化学反応による微細化をより一層促進することができる。

本開示の第８の態様は、風防（15）と、ＥＦＰ弾頭（10）とを備えたＥＦＰ弾薬であって、上記ＥＦＰ弾頭（10）は、第１乃至７のいずれか１つの態様のＥＦＰ弾頭（10）であり、上記風防（15）は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形した微粒子成形物であり、上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる金属材料を含む複数種の材料によって構成されていることを特徴とするものである。

第８の態様では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と共に風防（15）も、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、粒子間で化学反応を生じてさらに微細化される。従って、上記ＥＦＰ弾薬（1）によれば、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

図１は、実施形態１に係るＥＦＰ弾頭の構成を示す断面図である。図２は、実施形態１に係るＥＦＰ弾頭を宇宙空間でインパクターとして用いた場合におけるＥＦＰ弾薬の作動時の様子を模式的に示す模式図である。図３は、実施形態２に係るＥＦＰ弾薬の構成を示す断面図である。図４は、実施形態２に係るＥＦＰ弾薬を迎撃用弾薬として用いた場合におけるＥＦＰ弾薬の飛翔中の様子と作動直後の様子を模式的に示す模式図である。

《実施形態１》
実施形態１では、本開示のＥＦＰ弾頭を、惑星探査機に搭載され、宇宙空間で惑星の表面にクレーターを形成するためのインパクターとして用いる例について説明する。

ＥＦＰ弾頭（10）は、弾殻（11）と、弾殻（11）の開口部（11c）に設けられたライナ（12）と、弾殻（11）の内部空間（S）に充填された炸薬（13）と、炸薬（13）を起爆する起爆機構（14）とを備えている。

弾殻（11）は、円筒状の側壁部（11a）と円板状の底部（11b）とを有している。弾殻（11）は、前面に開口部（11c）を有する有底円筒状に形成されている。弾殻（11）は、金属材料を主原料とする金属部品である。なお、弾殻（11）を含む金属部品の詳細な構成については、後述する。

ライナ（12）は、円板の中心部を凹ませた凹レンズ状の金属板によって構成されている。ライナ（12）は、弾殻（11）の開口部（11c）を閉塞するように、弾殻（11）の側壁部（11a）の内周面に固定されている。ライナ（12）は、弾殻（11）の前面において、後方に向かって凹むように設けられている。ライナ（12）の材料としては、銅、ニッケル、タンタル等の金属材料を用いることができる。

炸薬（13）は、弾殻（11）の内部空間（S）に充填されている。炸薬（13）は、爆轟することにより、ライナ（12）のユゴニオ弾性限界を超える圧力をライナ（12）に作用させることができるものであればいかなるものであってもよい。炸薬（13）としては、例えば、ＨＭＸ（シクロテトラメチレンテトラニトラミン）を用いることができる。

起爆機構（14）は、ケーシング（14a）と、安全起爆装置（safety and arming device）（14b）と、雷管（14c）と、伝爆薬（14d）とを備えている。

ケーシング（14a）は、前端部が、炸薬（13）が充填された弾殻（11）の内部空間（S）に面するように、弾殻（11）の底部（11b）を貫通するように設けられている。ケーシング（14a）は、金属材料を主原料とする金属部品である。ケーシング（14a）は、後述する弾殻（11）と同様の成形手法によって形成されている。

安全起爆装置（14b）と雷管（14c）と伝爆薬（14d）とは、ケーシング（14a）の内部に収容されている。図１では内部の図示を省略しているが、安全起爆装置（14b）は、起爆機構（14）を所望のタイミングで起爆させるための装置であり、起爆タイミングを計測するタイマー、起爆タイミングになるまで起爆機構（14）を起爆させない安全装置、安全装置の解除機構等を備えている。また、図１では内部の図示を省略しているが、雷管（14c）には、爆発を誘起する起爆薬と、該起爆薬の発火を伝爆薬（14d）に伝える導爆薬とが充填されている。雷管（14c）としては、例えば、電気雷管、ＥＦＩ（exploding foil initiator exploded foil initiator）、ＳＣＢ（semiconductor bridge）を用いることができる。伝爆薬（14d）は、雷管（14c）の導爆薬よりも低感度で且つ炸薬（13）よりも高感度な爆薬によって構成されている。

－金属部品の詳細構成－
ＥＦＰ弾頭（10）は、主原料が金属材料からなる種々の金属部品を含んでいる。これらの金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって破片化し、ＥＦＰ弾頭（10）を搭載していた惑星探査機に副次的な被害を及ぼすおそれがある。そこで、本実施形態１では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品を、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を誘起して気化又は液化する材料で構成するようにしている。

なお、本実施形態１では、弾殻（11）と起爆機構（14）のケーシング（14a）は、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品に含まれる。

具体的には、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を、炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形することによって構成されている。また、微粒子材料は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる金属材料を含む複数種の材料によって構成されている。

本実施形態１では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、微粒子材料と結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物で構成されている。また、上記微粒子材料として、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合したものを用い、結合剤として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いている。

このように、本実施形態１では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、微粒子材料としてのアルミニウム粒子と三酸化ビスマス粒子とが溶融することなく、結合剤としてのＰＴＦＥによって結合されただけの圧縮成形物で構成されているため、粒子間の結合力が弱い。よって、炸薬（13）の爆轟による衝撃波により、粒子の音響インピーダンスの相違による接触界面での反射と透過によって容易に分離し（粒子化され）、初期の粒子に戻る。

また、本実施形態１では、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを用いている。アルミニウムと三酸化ビスマスは、酸化還元反応により、生成物（アルミナ、ビスマス）が液体又は気体となる金属材料の組み合わせである。具体的には、アルミニウムと三酸化ビスマスとの酸化還元反応により、気液混合状態のアルミナと、気体のビスマスとが生成される。そのため、上記ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、爆轟の熱及び微粒子間の衝突により、アルミニウムと三酸化ビスマスとで酸化還元反応を生じて液化又は気化する。液化又は気化した反応生成物は、その反応熱によって生じる膨張波が剪断流として作用することにより、さらに微細化される。

このように金属部品を構成することにより、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、粒子間で化学反応を生じて液化又は気化し、また、反応熱によって生じる膨張波が液化又は気化した粒子間に剪断流として作用することにより、さらに微細化されるため、惑星探査機に副次的な被害を及ぼさない。

－動作－
ＥＦＰ弾頭（10）は、惑星探査機から分離され、起爆機構（14）の安全起爆装置（14b）が、所定の起爆タイミングで雷管（14c）を作動させ、雷管（14c）の起爆薬に点火する。起爆薬の発火が導爆薬から伝爆薬（14d）に伝達され、炸薬（13）が起爆される。

図２に示すように、炸薬（13）が起爆されると、爆轟し、ライナ（12）のユゴニオ弾性限界を超える圧力がライナ（12）に作用し、ライナ（12）が弾殻（11）の前方へ射出される。このとき、ライナ（12）は、中央部分が径方向外側へ押し出される一方、外縁部が径方向内側へ倒れ込むように変形して飛翔する飛翔体（ＥＦＰ：Explosively Formed Projectile, or Explosively formed Penetrator）（12）となる。飛翔体（12）は、飛翔しながら変形し、標的である惑星の地面（G）に衝突する。これにより、惑星の地面（G）には、飛翔体（12）によってクレーターが形成される。

一方、本実施形態１では、上述したように、ＥＦＰ弾頭（10）の弾殻（11）及び起爆機構（14）のケーシング（14a）を含む金属部品が、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合した微粒子材料とＰＴＦＥからなる結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物で構成されている。そのため、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、アルミニウムと三酸化ビスマスとが酸化還元反応を生じて液化または気化する。そして、液化又は気化した反応生成物は、その反応熱によって生じる膨張波が剪断流として作用することにより、さらに微細化される。

よって、ＥＦＰ弾頭（10）では、ライナ（12）の射出後、弾殻（11）及び起爆機構（14）のケーシング（14a）を含む金属部品が、粒子化されて初期の粒子に戻った後、粒子間で部分的に結合することなく、酸化還元反応を生じて液化又は気化され、さらに微細化される。そのため、従来のＥＦＰ弾頭のように、炸薬（13）の爆轟により、弾殻（11）及び起爆機構（14）のケーシング（14a）が破片化し、高速度で飛散する金属破片が惑星探査機に衝突して破損又は故障させるおそれがない。よって、ＥＦＰ弾頭（10）を分離後、惑星探査機を、金属破片が衝突しない位置まで待避させる必要がなく、分離直後にＥＦＰ弾頭（10）を作動させても、惑星探査機に副次的な被害を及ぼすことがない。

－実施形態１の効果－
本実施形態１のＥＦＰ弾頭（10）は、少なくとも１つの開口部（11c）を有する弾殻（11）と、上記開口部（11c）を閉塞するように上記弾殻（11）に取り付けられたライナ（12）と、上記弾殻（11）内に充填された炸薬（13）とを備え、上記炸薬（13）の爆轟圧力によって上記ライナ（12）を射出すると共に変形させて飛翔体を生成するものである。上記弾殻（11）を含む上記ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形した微粒子成形物である。上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、液体又は気体となる金属材料を含む材料によって構成されている。

本実施形態１では、ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、液化又は気化する。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によれば、炸薬（13）の爆轟時に破片化して周囲に脅威を与えるおそれのある金属部品が、炸薬（13）の爆轟後、液化又は気化するため、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

また、本実施形態１において、上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となるアルミニウム粒子と三酸化ビスマス粒子とによって構成されている。

本実施形態１では、ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、酸化還元反応を生じて液化又は気化し、反応熱によって生じる膨張波が液化又は気化した粒子間に剪断流として作用することにより、さらに微細化される。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によれば、炸薬（13）の爆轟時に破片化して周囲に脅威を与えるおそれのある金属部品が、炸薬（13）の爆轟後、微細化されるため、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害をより低減することができる。

また、本実施形態１において、上記微粒子成形物は、上記微粒子材料と結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物である。

このように、本実施形態１では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品を、粒子間の結合力が弱い圧縮成形物で構成することにより、炸薬（13）の爆轟による金属部品の粒子化が促進されて粒子間の化学反応が促進されるため、金属部品の微細化を促進することができる。

また、本実施形態１において、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品には、上記炸薬（13）を起爆する起爆機構（14）のケーシング（14a）が含まれる。そのため、本実施形態１では、弾殻（11）だけでなく、起爆機構（14）のケーシング（14a）も炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、粒子間で化学反応を生じてさらに微細化される。従って、上記ＥＦＰ弾頭（10）によれば、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害をより低減することができる。

－実施形態１の変形例１－
実施形態１の変形例１では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合した微粒子材料と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物を、さらに焼成した圧縮成形焼成物で構成されている。

このようにＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品を、上述のような圧縮成形焼成物で構成しても、粒子間の結合力が弱いため、炸薬（13）の爆轟による金属部品の粒子化が促進されて粒子間の化学反応が促進されることにより、金属部品の微細化を促進することができる。

－実施形態１の変形例２－
実施形態１の変形例２では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合した微粒子材料を焼結した焼結物の細孔に、炸薬を含浸させた焼結炸薬含浸物で構成されている。

このような構成によれば、弾殻（11）内の炸薬（13）の爆轟に伴って金属部品に含まれる炸薬を爆轟させることにより、金属部品の粒子化、及び粒子間の化学反応による微細化を促進することができる。

－実施形態１の変形例３－
実施形態１の変形例３では、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、粒径が０．１ｍｍ以下のタングステン粒子を焼結した焼結物に、銅を溶浸させた焼結溶浸物で構成されている。

このような構成によれば、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、焼結溶浸物で構成されているため、金属部品の強度を高めることができる。

なお、タングステンは、地球の大気圧下での融点は、３４２２℃と極めて高い。そのため、地球上では、タングステン粒子の焼結物に銅を溶浸させた焼結溶浸物からなるＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化はしても、炸薬（13）の反応熱で液化又は気化することはない。

しかしながら、宇宙空間のような低気圧下（例えば、月では１０^－１０Ｐａ）では、金属の融点及び沸点は、著しく低下する。そのため、ＥＦＰ弾頭（10）を宇宙空間で作動させる場合、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品を構成する微粒子材料として、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じない単体の金属材料（例えば、上述のタングステン）で構成しても、粒子化後に、炸薬（13）の反応熱によって液化又は気化することとなる。また、微粒子材料よりも低融点の金属（例えば、上述の銅）からなる溶浸材は、炸薬（13）の反応熱によって当然に液化または気化することとなる。

以上により、上記ＥＦＰ弾頭（10）であっても、宇宙空間のような低気圧下で作動させる場合には、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

なお、焼結物と溶浸材との組み合わせは、上述のタングステンと銅に限られない。例えば、ニッケル粒子の焼結物又はモリブデン粒子の焼結物に、アルミニウムを溶浸させたものであってもよい。

さらに、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、粒径が０．１ｍｍ以下の単体の金属材料を焼結した焼結物で構成してもよい。このようなものであっても、宇宙空間のような低気圧下で作動させる場合には、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

《実施形態２》
実施形態２では、本開示のＥＦＰ弾頭を備えたＥＦＰ弾薬を、地球上において迎撃用弾薬として用いる場合について説明する。

図３に示すように、ＥＦＰ弾薬（1）は、ＥＦＰ弾頭（10）と、風防（15）とを備えている。ＥＦＰ弾頭（10）は、本実施形態２では、ライナ（12）を複数有し、複数のＥＦＰを生成する所謂マルチＥＦＰ弾頭に構成されている。風防（15）は、ＥＦＰ弾頭（10）の先頭に設けられている。ＥＦＰ弾薬（1）は、推進装置を有さず、発射装置を用いて発射される発射薬方式の弾薬である。

ＥＦＰ弾頭（10）は、実施形態１と同様に、弾殻（11）と、弾殻（11）の開口部（11c）に設けられたライナ（12）と、弾殻（11）の内部空間（S）に充填された炸薬（13）と、炸薬（13）を起爆する起爆機構（14）とを備えている。

弾殻（11）は、実施形態１と同様に、円筒状の側壁部（11a）を有する一方、実施形態１と異なり、側壁部（11a）の両端が閉塞されている。また、弾殻（11）は、実施形態１と異なり、円筒状の側壁部（11a）全体に、複数の開口部（11c）が形成されている。そして、この複数の開口部（11c）の全てに、ライナ（12）が設けられている。なお、個々のライナ（12）の構成は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

炸薬（13）は、実施形態１と同様に、弾殻（11）の内部空間（S）に充填されている。また、起爆機構（14）は、実施形態１と同様に、ケーシング（14a）と、安全起爆装置（safety and arming device）（14b）と、雷管（14c）と、伝爆薬（14d）とを備えている。起爆機構（14）の構成は、ケーシング（14a）が弾殻（11）と一体に構成されている以外は、実施形態１の起爆機構（14）と同様であるため、説明を省略する。

風防（15）は、弾殻（11）の前端部に固定されている。風防（15）は、ＥＦＰ弾薬（1）の飛翔時に作用する空気抵抗を低減するため、先細り形状（本実施形態２では、円錐台形状）に形成されている。風防（15）は、実施形態１のＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と同様に、粒径が０．１ｍｍ以下のアルミニウム粒子と三酸化ビスマス粒子とを混合した微粒子材料とＰＴＦＥからなる結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物で構成されている。

実施形態２においても、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、実施形態１のＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と同様に、粒径が０．１ｍｍ以下のアルミニウム粒子と三酸化ビスマス粒子とを混合した微粒子材料とＰＴＦＥからなる結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物で構成されている。

－動作－
図４に示すように、ＥＦＰ弾薬（1）は、発射装置から迎撃対象に向かって発射される。そして、起爆機構（14）の安全起爆装置（14b）が、所定の起爆タイミングで雷管（14c）を作動させ、雷管（14c）の起爆薬に点火する。起爆薬の発火が導爆薬から伝爆薬（14d）に伝達され、炸薬（13）が起爆される。

炸薬（13）が起爆されると、爆轟し、ライナ（12）のユゴニオ弾性限界を超える圧力が各ライナ（12）に作用し、各ライナ（12）が弾殻（11）の側壁部（11a）の外方へ射出される。このとき、ライナ（12）は、中央部分が径方向外側へ押し出される一方、外縁部が径方向内側へ倒れ込むように変形して飛翔する飛翔体（ＥＦＰ：Explosively Formed Projectile, or Explosively formed Penetrator）（12）となる。飛翔体（12）は、飛翔しながら変形し、迎撃対象に衝突し、迎撃する。

一方、本実施形態２では、上述したように、風防（15）と、ＥＦＰ弾頭（10）の弾殻（11）及び起爆機構（14）のケーシング（14a）を含む金属部品とが、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合した微粒子材料とＰＴＦＥからなる結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物で構成されている。そのため、風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、アルミニウムと三酸化ビスマスとが酸化還元反応を生じて液化または気化する。そして、液化又は気化した反応生成物は、その反応熱によって生じる膨張波が剪断流として作用することにより、さらに微細化される。

よって、ＥＦＰ弾薬（1）では、ライナ（12）の射出後、風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、粒子化されて初期の粒子に戻った後、粒子間で部分的に結合することなく、酸化還元反応を生じて液化又は気化され、さらに微細化される。そのため、従来のＥＦＰ弾薬のように、炸薬（13）の爆轟により、風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が破片化し、金属破片が高速度で飛散することにより、周囲の人や建物を傷つける等の副次的な被害を及ぼすことがない。

－実施形態２の効果－
本実施形態２のＥＦＰ弾薬（1）によれば、ＥＦＰ弾頭（10）について、実施形態１と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態２のＥＦＰ弾薬（1）は、風防（15）と、少なくとも１つの開口部（11c）を有する弾殻（11）と、上記開口部（11c）を閉塞するように上記弾殻（11）に取り付けられたライナ（12）と、上記弾殻（11）内に充填された炸薬（13）とを備え、上記炸薬（13）の爆轟圧力によって上記ライナ（12）を射出すると共に変形させて飛翔体を生成するＥＦＰ弾頭（10）とを備えている。また、上記弾殻（11）を含む上記ＥＦＰ弾頭（10）の上記ライナ（12）以外の金属部品及び風防（15）は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形した微粒子成形物であり、上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、酸化還元反応を生じて生成物が液体又は気体となるアルミニウム粒子と三酸化ビスマス粒子とによって構成されている。

このように、本実施形態２のＥＦＰ弾薬（1）では、風防（15）を、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と同様に構成することとした。そのため、ＥＦＰ弾薬（1）の風防（15）は、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と同様に、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、酸化還元反応を生じて液化又は気化し、その反応熱によって生じる膨張波が液化又は気化した粒子間に剪断流として作用することにより、さらに微細化されることとなる。従って、上記ＥＦＰ弾薬（1）によれば、炸薬（13）の爆轟時に破片化して周囲に脅威を与えるおそれのある風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、炸薬（13）の爆轟後、微細化されるため、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

また、本実施形態２のＥＦＰ弾薬（1）では、風防（15）が、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と同様に、微粒子材料と結合剤とを圧縮成形した粒子間の結合力が弱い圧縮成形物で構成されている。このような構成によれば、炸薬（13）の爆轟による風防（15）の粒子化が促進されて粒子間の化学反応が促進されるため、風防（15）の微細化を促進することができる。

－実施形態２の変形例１－
実施形態２の変形例１では、風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合した微粒子材料と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物を、さらに焼成した圧縮成形焼成物で構成されている。

このように風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品を、上述のような圧縮成形焼成物で構成しても、粒子間の結合力が弱いため、炸薬（13）の爆轟による金属部品の粒子化が促進されて粒子間の化学反応が促進されることにより、金属部品の微細化を促進することができる。

－実施形態２の変形例２－
実施形態２の変形例２では、風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品が、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合した微粒子材料を焼結した焼結物の細孔に、炸薬を含浸させた焼結炸薬含浸物で構成されている。

このような構成によれば、弾殻（11）内の炸薬（13）の爆轟に伴って風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品に含まれる炸薬を爆轟させることにより、風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品の粒子化、及び粒子間の化学反応による微細化を促進することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１，２及び各変形例では、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる微粒子材料の例として、アルミニウム粒子（平均粒径２０μｍ）と三酸化ビスマス粒子（平均粒径２０μｍ）とを混合して用いる場合について説明した。しかしながら、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる微粒子材料は、アルミニウム粒子と三酸化ビスマス粒子を混合したものに限られない。例えば、微粒子材料が、アルミニウム粒子と五酸化二ヨウ素粒子を混合したもの、ネオジム粒子と五酸化二ヨウ素粒子を混合したもの、アルミニウム粒子と二酸化マンガン粒子を混合したもの、アルミニウム粒子と二酸化タングステン粒子を混合したもの等であってもよい。これらの混合物で微粒子材料を構成した場合も、上記実施形態１，２及び各変形例と同様に、微粒子成形物からなる金属部品は、炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、酸化還元反応を生じて液化又は気化し、その反応熱によって生じる膨張波が液化又は気化した粒子間に剪断流として作用することにより、さらに微細化されるため、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

また、上記実施形態１，２及び各変形例において、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と風防（15）とを、断面が凹凸形状になるように成形してもよい。このような構成により、炸薬（13）の爆轟によって金属部品及び風防（15）が粒子化して飛散する際に、粒子間における飛散方向の速度差が大きくなる。ところで、粒子が一様の速度で飛散する場合、粒子間で衝突頻度が高まり、接合と合体によって粒子が巨大化するおそれがあるが、上述のように、金属部品及び風防（15）の断面を凹凸形状に成形することにより、粒子化して飛散する際に、粒子間における飛散方向の速度差が大きくなるため、粒子どうしの接合と合体が抑制される。よって、粒子間の化学反応による微細化をより一層促進することができる。

また、上記実施形態１，２及び各変形例では、弾殻（11）と起爆機構（14）のケーシング（14a）とが、ＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品として構成される例について説明していたが、ＥＦＰ弾頭（10）が、弾殻（11）と起爆機構（14）のケーシング（14a）以外に主原料が金属材料からなる金属部品を備える場合（例えば、安全起爆装置（14b）のネジ等）、当該金属部品についても、弾殻（11）等と同様の微粒子成形体で構成することが好ましい。

また、上記実施形態２では、発射装置を用いて発射される発射薬方式のＥＦＰ弾薬（1）について説明したが、実施形態２のＥＦＰ弾薬（1）は、ロケットモータを備えるロケットモータ方式に構成されていてもよい。その場合、ロケットモータのチャンバ等の金属部品についても、ＥＦＰ弾薬（1）の風防（15）及びＥＦＰ弾頭（10）のライナ（12）以外の金属部品と同様の材料で同様に構成することにより、炸薬（13）の爆轟時に周囲に及ぼす副次的な被害を低減することができる。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、ＥＦＰ弾頭及びＥＦＰ弾薬について有用である。

１ＥＦＰ弾薬
１０ＥＦＰ弾頭
１１弾殻
１１ｃ開口部
１２ライナ
１３炸薬
１４起爆機構
１４ａケーシング
１５風防

Claims

少なくとも１つの開口部（11c）を有する弾殻（11）と、上記開口部（11c）を閉塞するように上記弾殻（11）に取り付けられたライナ（12）と、上記弾殻（11）内に充填された炸薬（13）とを備え、上記炸薬（13）の爆轟圧力によって上記ライナ（12）を射出すると共に変形させて飛翔体を生成するＥＦＰ弾頭であって、
上記弾殻（11）を含む上記ＥＦＰ弾頭の上記ライナ（12）以外の金属部品は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形した微粒子成形物であり、
上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、液体又は気体となる金属材料を含む材料によって構成されている
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
請求項１において、
上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる金属材料を含む複数種の材料によって構成されている
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
請求項２において、
上記微粒子成形物は、上記微粒子材料と結合剤とを圧縮成形した圧縮成形物、又は上記圧縮成形物を焼成した圧縮成形焼成物である
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
請求項２において、
上記微粒子成形物は、上記微粒子材料を焼結した焼結物に炸薬を含浸させた焼結炸薬含浸物である
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
請求項１において、
上記微粒子成形物は、上記微粒子材料を焼結した焼結物に、上記炸薬（13）の反応熱によって溶融する上記微粒子材料よりも低融点の金属を溶浸させた焼結溶浸物である
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
請求項１乃至５のいずれか１つにおいて、
上記金属部品は、上記炸薬（13）を起爆する起爆機構（14）のケーシング（14a）を含む
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
請求項１乃至６のいずれか１つにおいて、
上記金属部品は、断面が凹凸形状に成形されている
ことを特徴とするＥＦＰ弾頭。
風防（15）と、ＥＦＰ弾頭（10）とを備えたＥＦＰ弾薬であって、
上記ＥＦＰ弾頭（10）は、請求項１乃至７のいずれか１つに記載のＥＦＰ弾頭（10）であり、
上記風防（15）は、粒径が０．１ｍｍ以下の微粒子材料を上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化するように成形した微粒子成形物であり、
上記微粒子材料は、上記炸薬（13）の爆轟によって粒子化した後、化学反応を生じて生成物が液体又は気体となる金属材料を含む複数種の材料によって構成されている
ことを特徴とするＥＦＰ弾薬。