簡介
由爆炸所產生的“彈丸”在早期更類似於一塊較大的破片,因此當時EFP 被稱作自鍛破片(SFF )。七十年代以來,由於它的特殊作用和套用上的要求,人們才開始深入研究它的各種機理,如成型性、飛行穩定性和終點效應以及各種影響因素等,並通過計算機模擬和大量實驗,有目的的來獲得外形類似彈丸的破片。
為保證有效,製造爆炸成型彈丸戰鬥部的藥型罩必須有高的配合公差,特別是左右厚度,為了避免彈丸形狀和偏航速率的不好影響,製造時粗糙度應小一些。左右厚度的大偏差會引起新爆炸成型彈丸的大偏航速率,但是藥型罩粗糙度的變化對爆炸成型彈丸的形狀影響則很小。現今,在國外它已被廣泛用於多種武器系統上,並被稱為EFP。
爆炸成型彈丸戰鬥部是在聚能裝藥技術基礎上發展起來的一種戰鬥部,其特點是:彈丸形狀不隨炸高變化,能在幾米到幾百米的距離內穿透裝甲;彈丸的形狀和速度通過裝藥結構設計進行控制,穿孔直徑及後效作用大;旋轉、抗禁止能力強。
技術難點
爆炸成型彈丸戰鬥部的技術難點包括:爆炸成型彈丸的成型裝
藥技術;如何保證爆炸成型彈丸具有穩定的空氣動力學特性;藥型罩的加工工藝
對彈丸威力的影響;藥型罩材料的研究;使裝藥在不同方面的敏感性與成型彈丸
一致的研究。
國外概況
1939~1945年的戰爭中,一位研究反坦克地雷的德國軍械工程
師Scharidn發明了一種帶炸藥裝藥的反坦克地雷,它不是利用空心裝藥戰鬥部用
的錐形藥型罩來起爆,而是採用微凹的重金屬板,板的空心面朝向目標。在爆炸
力的作用下,板以高速向前衝擊,被爆炸威力拉直,可侵徹坦克裝甲。
儘管有前途,Scharidn的地雷卻一直沒有完成研製,這一概念一直休眠到1960
年。經進一步的研究產生了自鍛破片戰鬥部,也叫作爆炸成型彈丸戰鬥部。在這
一裝置中,炸藥裝藥起爆,把原金屬的淺錐形物體(藥型罩)變形成一個緻密的
杵體高速運動,然後侵徹裝甲。
該戰鬥部曾被稱為自鍛破片戰鬥部(self-forging fragment warhead )。
其裝藥結構與聚能戰鬥部基本相同,主要差別是藥型罩的形狀和結構尺寸不同,
且裝藥的長徑比較小。常用的藥型罩為大錐角形(錐角多在120 ~160 °之間)、
球缺形、雙曲線形及楔形等。裝藥爆炸過程中,藥型罩在爆轟波的作用下形成彈
丸狀高速侵徹體,其速度約在1400~3000m/s (米/ 秒)之間,侵徹體依靠其動
能擊穿裝甲。
1 、用於遠距離攻擊集群裝甲目標的研究用於遠距離攻擊集群裝甲目標時,
有效方式之一是採用子母式戰鬥部,例如,母彈內可裝填若干枚末敏型子彈,子
彈由爆炸成型裝藥,目標敏感系統、引爆裝置及降落傘等組成。火箭彈或飛彈飛
至目標區域上空時,母彈引信作用,開倉拋撒子彈。當子彈敏感系統探測並識別
目標後,立即引爆裝藥,形成高速爆炸成型彈丸,從頂部擊穿坦克裝甲。
許多國家都在研製這種戰鬥部,典型的有美國的感測器引爆武器(SFW )內
攜帶的斯基特子彈藥、薩達姆(SADARM)子彈藥、智慧型反裝甲(BAT )子彈藥和
低成本自主式攻擊系統(LOCAAS)所使用的戰鬥部以及瑞典的博納斯(BONOS )
戰鬥部,其中有的現已裝備部隊,有的還在進一步的研製之中。目前,爆炸成型
彈丸戰鬥部已成為靈巧反裝甲武器中重要的戰鬥部種類。
2 、多個EFP 裝藥對輕型裝甲等軟目標的侵徹研究為保護電廠、通訊中心等
目標免遭飛彈、飛機和直升機的威脅,德國Fraunhofer研究所研究了一種用一個
裝藥產生多個EFP 彈丸的戰鬥部;這種可產生EFP 彈丸束的戰鬥部能夠摧毀飛彈、
直升機或貼近地面飛行的噴氣式飛機,與殺傷戰鬥部相比,更高動能的爆炸成型
彈丸具有很高的命中能力。
多個EFP 彈丸裝藥戰鬥部的主要優點之一是:由於產生的EFP 具有侵徹性能
和侵徹後致命的裝甲後破片,所以一個爆炸成型彈丸的一次可能命中足以使目標
失效。
3 、大直徑爆炸成型彈丸對混凝土目標作用的研究EFP 技術主要套用於100
~150mm (毫米)直徑範圍內的裝置上,但也有一些情況下使用較大直徑的EFP ,
如用於摧毀鋼筋混凝土結構的爆破裝置。在技術合作項目(TTCP)的支持下,來
自澳大利亞、加拿大、英國和美國的合作商一起進行了一項研究,該研究的目的
是確定各種大直徑EFP 設計對混凝土目標的作用,為有效地進行混凝土數值模型
提供試驗數據。
研究得出結論為:(1 )對於一定的質量和速度,侵徹深度和侵徹孔的大小
主要是EFP 長度的函式,次之是彈丸的形狀;(2 )侵徹深度和侵徹孔的大小不
是動能的直接函式。
4 、非軸對稱、帶隔板的EFP 戰鬥部的研究由於運載系統對軸對稱戰鬥部尺
寸的限制,人們對非軸對稱EFP 戰鬥部產生了很大的興趣。對某些彈藥而言,非
軸對稱EFP 的幾何形狀可更好地利用其有效空間。與傳統的軸對稱EFP 相比,非
軸對稱EFP 戰鬥部技術更複雜,我們對它的了解也非常有限。但是通過演示已經
證明,對於給定的空間限制,非軸對稱EFP 戰鬥部比軸對稱EFP 戰鬥部性能要好。
帶隔板、非軸對稱EFP 計畫主要是研究了非軸對稱EFP 形成的影響。目前的
非軸對稱技術要求使用三維藥型罩,這種藥型罩的設計和生產均很昂貴。如果能
使用隔板和二維藥型罩,則可降低成本。
5 、抽出式EFP 戰鬥部的研究在大炸距條件下使用EFP 時,其性能受到材料
密度、極限拉伸以及所需的氣動穩定性的限制。因此,大炸距下氣動穩定的EFP
對均質裝甲的侵徹能力局限在一倍口徑左右。為了對付更硬的目標或減小EFP 戰
斗部的尺寸,需要對EFP 技術進行改進。由特克斯特朗防禦系統公司和美國陸軍
兵器研究和工程中心開發出一種新穎的、可突破這些限制的方法。該方法中的藥
型罩由兩層組成,外層罩為一鐵環,疊嵌在內層的鉭藥型罩上。起爆以後,鉭罩
壓垮並通過鐵環中心的孔,形成長且緻密的EFP 彈芯,外層的鐵罩部分壓垮並形
成穩定裙。兩個藥型罩在形成過程中滑動、連線並形成一個抽出式氣動穩定的EFP.
因為鐵形成了尾裙,整個鉭罩用來形成彈芯。到目前為止,彈芯的長度比相同整
體罩所獲得的要長27%.此技術可用於許多正在研製的項目,如WAW (廣域地雷)、
SADARM(“薩達姆”)、STAFF (靈巧的目標激活發射後不管系統)、SFW (傳
感器引爆武器)以及靈巧迫擊炮彈等。
6 、關於EFP 設計和製造方面的研究目前國內外大都採用理論與實驗相結合
的方法,但從已報導的資料來看,使用這些方法來指導EFP 的設計尚存在使用不
便的缺陷,如有的程式計算結果不可靠,以實驗結果作為設計依據的又不具有普
遍性等。
鉭被證明為生產侵徹戰鬥部藥型罩很好的材料,多半是因為它的韌性、可塑
性和高密度(16.7克/ 立方厘米),從而推進了對鉭材料的大量研究,以及對鉭
在應變狀態下的屬性研究。比如,在由美國陸軍部分投資的一個項目中,德克薩
斯大學的冶金和材料工程院研究了由於衝擊空心裝藥或爆炸成型彈丸的藥型罩而
剩餘的鉭的微結構變化。在空心裝藥杵體內,鉭的微結構在整個杵體內是均勻的,
而在爆炸成型彈丸內,它們則沿杵體分布。
鍛壓鉭是爆炸成型彈丸藥型罩的有用材料,特克斯特朗防禦系統公司成功地
演示了粉末冶金技術可用來產生藥型罩。試驗中,通過粉末冶金技術製成的藥型
罩形成穩定的爆炸成型彈丸。
[ 影響] 爆炸成型彈丸戰鬥部所形成的“彈丸”具有高速度、大炸高,並能
在1000倍口徑距離上保持完整的“彈丸”特性來攻擊目標,彈丸形狀不隨炸高變
化,能在幾米到幾百米的距離內穿透裝甲;彈丸的形狀和速度通過裝藥結構設計
可控,穿孔直徑及後效作用大;抗旋轉、抗禁止能力強。
正是由於這些特點,使得它在軍事上具有特殊的用途,例如,把它用於末敏
彈上來攻擊戰車的頂裝甲,或用於智慧型地雷來攻擊目標,另外還可以用於銷毀遠
處的危險品等。目前,爆炸成型彈丸戰鬥部已成為靈巧反裝甲武器中重要的戰鬥
部種類,已廣泛用於反坦克,也用於反飛機反軍艦等鋼甲目標。
隨著科學技術的不斷進步和相關技術的迅猛發展,爆炸成型彈丸戰鬥部的威
力將越來越增強,套用範圍將越來越廣泛。可以預言,爆炸成型彈丸戰鬥部必將
在現代戰爭中起著越來越重要的作用。