第12章-导弹战斗部

1第十二章导弹战斗部§1概述§2爆破战斗部§3破片杀伤战斗部§4杆条杀伤战斗部§5空心装药战斗部§6侵彻战斗部§7串联战斗部§8定向杀伤战斗部2§1概述导弹战斗部是导弹上用于直接毁伤目标的部件。按装填物可分为常规战斗部、核战斗部和特种战斗部等。我们仅介绍常规导弹战斗部的类型、组成、作用原理及结构特征。导弹是一个比较复杂的武器系统，成本高，故此，使用时必须追求最佳效果。因而针对不同的作战目标，也就出现了不同类型的战斗部。现今，美国已开始研制多模多功能战斗部。可以使用同一类型战斗部，在战场上通过探测感知目标，控制网络起爆系统，产生不同的毁伤元。一般情况下，导弹战斗部系统由战斗部（本体）、引信和保险及解除保险机构（安保机构）组成。3§2爆破战斗部作用原理：战斗部中装有大量炸药，炸药爆炸对产生大量的高温高压气体，使周围介质受到强烈的冲击，爆破战斗部主要靠冲击波摧毁目标。使用范围：很广，可以对付空中、地面、地下和水下等各类目标。在对付空中目标（如飞机、导弹）时，战斗部爆炸后，大约有60～70％的爆炸能量传递到空气中，形成空气冲击波，冲击波遇到目标时，将对目标施加巨大的压力和冲量，从而使目标遭受严重破坏。但由于这种爆炸压力和冲量的作用效果将随高度的增加而急剧下降，因而爆破战斗部不适于在高空使用。一般7000m以下的高度使用较为合适。爆破战斗部对付的地面目标主要为火炮阵地、导弹发射场、机场、港口、铁路枢纽等，也用于破坏水坝和桥梁。对付这类目标时，爆破战斗部所装填的炸药可达103kg以上，爆炸时在空气和土壤中均产生强烈的冲击波，从而摧毁目标。此外，它所形成的爆破作用和地震作用可引起建筑物的倒塌和破坏。4爆破战斗部用于水下，特别是深水目标时最为有效。因为水的密度大（相比于空气）、可压缩性差、声速高（18℃海上中，声速达1494m/s）。战斗部在水中爆炸时，除在水中形成冲击波外，还将形成气泡。炸药的能量有一半以上以冲击波形式传播，因而冲击波是引起水下目标破坏的主要原因。当战斗部的爆炸对目标处于有利位置时，气泡也会起到较大的破坏作用。分类：外爆炸型和内爆炸型。所谓外爆炸型，是指爆破战斗部在目标外部爆炸，这种战斗部的壳体可以很薄，以便于大量装填炸药。所谓内爆炸型，是指爆破战斗部需侵入目标内部再爆炸，如对付海军舰艇，就需穿透舰体钢板后在内部爆炸，从而取得最大的破坏效果。这种战斗部要求头部壳体尖硬，并有足够的强度，同样也要求大量装填炸药。5以P-2导弹为例：该导弹是具有可分离头部的弹道式导弹。头部在弹道上按预定方案分离，并按自己的弹道飞向目标。为满足空气动力要求，战斗部外形采用低阻抛物线旋成体。壳体是两块冲压成型的钢板焊接而成。其材料为焊接性能优良的25号普通碳钢，厚度5mm。采用这种极薄的外壳是为了装填大量的炸药，保证获得良好的爆破威力。2.1外爆炸型爆破战斗部P-2导弹的头部由战斗部为战斗部总质量1519kg壳体质量289kg战斗部本体质量1297kg炸药量/壳体量3.48炸药（THL）质量1008kg例：该导弹是具有可分离头部的弹道式导弹。头部在弹道上按预定方案分离，并按自己的弹道飞向目标。战斗部主要诸元为：6梯恩梯60％黑索金24％铝粉16％卤蜡5％（外加）由于在这种混合炸药中装有铝粉，致使爆速减小，猛度降低，从而改变了能量的分配，提高了气体膨胀部分的能量，使威力增加。这种炸药除适用于地面目标外，在对付空中目标时，亦可提高破片温度，从而加强了燃烧作用。在水下爆炸时，由于加入铝粉，气体产物与冲击波的能量之比将由50%提高到60%，从而加强了气泡效应，提高了水下的破坏威力。因此，导弹的爆破战斗部多采用这种含铝的混合炸药。2.1外爆炸型爆破战斗部P-2导弹战斗部装填THL炸药，其成分为：7P-2导弹战斗部的传爆系列为：电雷管－传爆管－传爆药柱－爆炸装药。电雷管起爆后，其爆炸冲量由传爆管放大，而传爆管是由85g的泰安药2.1外爆炸型爆破战斗部药柱组成的。为便于制造，传爆药柱分6段，每段由6个钝化泰安药柱组成（每段长288mm，质量为335g）传爆药柱总质量2010g。因战斗部尺寸较长，故采用了较长的传爆药柱以提高整个战斗部的爆炸瞬时性。基于上式原因，并为了提高爆炸可靠性，该战斗部的引信由头部引信、底部引信和保险装置组成。考虑到气动加热，在壳体内设有隔热层。隔热层用厚纸板制成，并用沥青漆粘在壳体内部。为防止在溶注炸药时隔热层破坏，在其内表面又加了一层镀锡薄钢板，再涂沥青漆以避免炸药与金属接触。炸药装药的前部隔热，采用了软木隔热体，而底部采用了溶注20～30mm厚的梯恩梯药塞。为保护起爆管不受高热作用，其前部装有隔热盘，外部衬有石棉管。8“雷鸟”导弹战斗部是比较典型的内爆炸型爆破战斗部（见右图）。2.2内爆炸型爆破战斗部内爆炸型战爆破斗部主要用于攻击军舰和破坏建筑物等。为此，导弹战斗部必须具有足够的侵彻能力和强度。穿透钢板或混凝土板后不破坏或产生不允许的变形。因此，壳体较外爆炸型要厚，且多为较钝的蛋形。战斗部壳体由经热处理的合金钢板制成，其外形为标准的蛋形头部，而且头部尖锐并经硬化处理。炸药装药是预先装入薄钢板制成的容器内，然后将其装入壳体。为使导弹具有良好的空气动力外形，在壳体前端设置了尖锐的风帽。9§3破片杀伤战斗部典型的杀伤战斗部是破片式杀伤战斗部。其作用特点是：靠它在空中爆炸后产生高速飞散的破片群直接撞击目标，造成击穿，引燃和引爆效果。其对付的目标主要是空中目标，如各种飞机、直升机、飞航式导弹等，也可攻击地面目标。如火炮阵地、导弹发射场，雷达站和敌方有生力量等。破片式杀伤战斗部可分为自然、可控和预制破片三种型式。可控破片：是在壳体上刻槽，造成局部强度减弱，以控制爆炸时的破裂部位，形成大小，形状较为规则的破片。或者用其它方法达到同样的目的。例：钢丝缠袋、钢丝上刻槽、单纯壳体刻槽，重金属钨环、炸药刻槽等。预制破片：是预先制成破片，其形状可以是立方体，圆柱球，短杆等。装在壳体内，爆炸的飞散出去。例：100海预制破片弹，76海预制破片弹等。自然破片：不采取任何控制方式，爆炸后壳体破碎生成的破片。自然破片缺点：破片不均匀，有的质量很大，无形中减少了有效破片数。海湾战争中“爱国者”导弹即属破片杀伤式导弹战斗部。10预制破片杀伤战斗部是将已制造好的破片用树脂粘接在战斗部壳体的内腔或装药外的内衬上，炸药爆炸后，驱动破片高速飞散毁伤目标。内衬可以是薄铝板、薄钢板或玻璃钢。预制破片形状有圆柱形、立方形、瓦片形和球形。球形破片则可直接装入装药外的两层金属板之间，其间隙可用环氧树脂或其它适当材料填充。预制破片形状选择要考虑破片的弹道性能要好，易于加工，破片间的间隙小，且便于连接。根据所需要的破片数和飞散要求，破片可以排列一层、两层或多层形式。多层结构中采用瓦片形的较多，一层结构中采用瓦片形、球形、圆柱形或半圆柱形皆有。如图所示分别为球形和瓦片形破片单层排列的示意图。在装填系数相同情况下，预制式战斗部的破片初速是最低的，比整体式或半预制破片式的破片飞散初速要低10～15%。这是因为装药爆炸后，产物较早逸出，破片被抛出前膨胀加速时间短。3.1预制破片战斗部11预制破片通常采用钢质或钨质材料，也有的在破片内填充铅、锡等软金属材料，在击中目标时，填料破碎飞散以增加杀伤效果。上图是“百舌鸟”(AGM-45)空对地导弹的预制破片杀伤战斗部，其攻击目标主要是地对空导弹雷达阵地、高射炮瞄准雷达和雷达站等。3.1预制破片战斗部战斗部外壳的圆柱形内装有一万多个预制的小钢块，立方体破片尺寸的为4.8×4.8×4.8mm3，每块重量为0.85g，这些预制破片预先用有机胶粘结成块。为了使爆炸后破片形成合理的杀伤区域，在预制破片的排列上进行了精心设计，后部为一层或两层破片，头部为四层破片。同时，前部制成蛋形以保证破片向前方飞散。12炸药采用高能的奥克托金塑料粘结炸药(密度1.78g/cm3，爆速7900m/s)，其目的是得到高的破片飞行速度，以提高杀伤力。3.1预制破片战斗部战斗部爆炸时，其破片可穿透雷达机、破坏机器和杀伤人员，有效杀伤半径为50~60m。在战斗部前端设置了一个聚能药型罩，用来销毁位于战斗部舱前面的制导舱。该战斗部的破片尺寸和质量小，而数量多，适于对付地面的软目标和半硬目标。预制破片战斗部有如下几方面的优点：①具有优越的成形特性，可以把壳体加工成几乎任何需要的形状，以满足各种飞散特性要求；②破片的存速能力强；③可以任意调整破片的形状和大小，并可进行任意搭配，以满足设计需要；④破片可以采用各种材料，或在内部放置含能材料，提高破片的杀伤效能。13可控破片又称为半预制破片，是通过特殊的技术措施控制或引导壳体的破碎，从而控制所形成的破片的大小。常用的可控技术有壳体刻槽、装药表面刻槽、壳体区域脆化、圆环叠加点焊等。采取控制破片的方式不同，其结构形式也有所区别。3.2可控破片战斗部壳体刻槽式杀伤战斗部应用应力集中的原理，在战斗部壳体内壁或外壁上刻有许多交错的沟槽，将壳体壁分成许多事先设定的小块，当炸药爆炸时，由于刻槽处存在应力集中，因而壳体沿刻槽处破裂，形成有规则的破片，破片的大小、形状和数量由沟槽的多少和位置来控制。①壳体刻槽式战斗部沟槽的形状有V形、方形和锯齿形，沟槽的形状不同，壳体破裂时断裂迹线的走向不同，实践和理论证明，菱形槽的效果优于方格槽。沟槽相互交错构成网格，网格有矩形网格和菱形网格等。为了保证在炸药爆炸作用下沿槽破裂，一般设计槽深为壁厚的1/3。14右图为一种SA-1地对空导弹内壁刻槽的杀伤战斗部，爆炸后可形成数千块破片。该战斗部壳体采用厚7mm，10号普通碳钢板卷焊接而成，其内壁刻槽，槽深为3mm，V形槽角度为168°，为加强应力集中，槽底部较尖，为45°。爆炸后，形成的每一菱形破片重12g。选用较重破片的原因在于提高对飞机的毁伤能力。在圆筒壳体两端焊有10号①壳体刻槽式杀伤战斗部10号钢的圆环，与前、后底之间各用16个螺栓连接，前、后底用铝合金制成。战斗部壳体内铸装TNT、黑索今混合炸药，其成分为梯恩梯/黑索今(40/60)。在壳体两端均铸有梯恩梯封口层，这样做除考虑工艺性较好，还可增加装药的密封防潮性能。战斗部传爆系列是在装药中心设置传爆管，用四个并联的μs级电雷管成对安装于前后两端，提高起爆的瞬时性。传爆管内还装有17节钝化黑索今药柱(共507g)，以起爆主装药。传爆管外壳为铝合金，引出导线用酚醛塑料封口。15该战斗部是在炸药装药表面上预先制成沟槽，炸药爆炸时，在凹槽处形成聚能效应，将壳体切割成预设形状的规则破片。采用这种结构可以很好地控制破片的形状及尺寸，且不易出现连片现象。②装药表面刻槽式杀伤战斗部炸药装药上的沟槽是铸成的，其方法是在战斗部壳体内表面设置一层塑料罩，在塑料罩上压有V形槽，炸药铸装在塑料罩内凝固，从而在药柱表面上形成了V形槽。图示是“响尾蛇”空对空导弹的装药刻槽式杀伤战斗部。该战斗部为圆柱形，是由壳体、前底、后底、塑料衬、炸药装药和传爆管等组成。战斗部壳体为整体式圆筒(导弹壳体的一段)，爆炸时形成杀伤破片，其材料为10号普通碳钢。16②装药表面刻槽式杀伤战斗部塑料罩是用厚度为0.24~0.35mm的中性醋酸纤维压制而成。V形槽形成六角形网格，长度方向为42个，圆周方向为31个，爆炸后可形成1302个破片。炸药采用混合炸药，其成份为：梯恩梯(40％)、黑索今(60％)、铝粉(20％)和卤腊2％(外加)。该炸药适于铸装，加铝粉后，爆速降低(只有7140m／s)，但爆热增加，还可提高破片温度，在击中飞机时可增大引燃作用。传爆药柱用特屈儿压制而成，其直径为53mm，高54mm，质量40g，并装在10号钢制成的传爆管内。17③圆环叠加点焊杀伤战斗部叠环式破片战斗部由钢环叠加而成，环与环之间点焊以形成整体。爆炸时，钢环径向膨胀并断裂成长度不太一致的破片。图示为“玛特拉”R530空对空导弹战斗部。战斗部的外形为腰鼓形，由52个圆环重叠两层组成。圆环之间用点焊连接，焊点3个，形成120°均匀分布，各圆环的焊点彼此错开，并在整个壳体上成螺旋线。这样做的