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聚能效应及其应用

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:利用炸药一端的空穴结构来提高局部破坏作用的效应,称为聚能效应,这种现象称为聚能现象。VESF板是形状特殊的金属或塑料板,与主装药有一定间隙。雷管起爆后,辅助装药驱动VESF板撞击起爆主装药,通过调节VESF板形状、材料及与主装药的距离,在主装药中形成所期望的爆轰波形,使药型罩接近100%地形成高速杆式弹丸。

聚能效应及其应用

利用炸药一端的空穴结构来提高局部破坏作用的效应,称为聚能效应,这种现象称为聚能现象。一端有空穴、另一端起爆的炸药药柱,通常称为空心装药。当空心内衬有一层金属或其他固态材料制成的衬套时,将形成更深的穿孔,这种空心装药结构称为成型装药或聚能装药,空穴内的固体材料衬套称为药型罩。当装药离靶板有一段距离时,孔洞深度还要增大,装药底部与靶板的距离称为炸高。根据装药几何形状、炸药和药型罩性能满足一定的要求,炸药装药起爆后药型罩将形成聚能射流、爆炸成型弹丸或聚能杆式侵彻体。

1.聚能射流

聚能射流是炸药爆轰推动药型罩向纵轴线方向压垮,药型罩各微元形成不可压缩的金属流体,这种流体的速度可高达8 000 m/s,其形成过程如图10-21所示。射流头部撞击静止靶板时,碰撞点的高压和所产生的冲击波使靶板自由面崩裂,并使靶板和射流残渣飞溅,而且在靶板中形成一个高温、高压、高应变率的三高区域,此阶段即为开坑阶段;射流对处于三高区状态的靶板进行侵彻穿孔,侵彻破甲的大部分破孔深度是在此阶段形成的,由于此阶段中的冲击波压力不是很高,射流的能量变化缓慢,破甲参数和破孔的直径变化不大,基本上与破甲时间无关,所以称为准定常阶段;当射流速度降低,一方面靶板强度的作用越来越明显,另一方面后续射流将被前面已释放能量的射流残渣阻挡,影响破甲进行,同时射流在破甲后期也会出现失稳(颈缩和断裂),从而影响破甲,当射流速度低于可以侵彻靶板的最低速度时,将不能继续侵彻穿孔,而是堆积在坑底,使破甲过程结束。

图10-21 聚能射流形成过程

2.爆炸成型弹丸

爆炸成型弹丸是在金属射流的基础上,采用大锥角药型罩、球缺形药型罩等聚能装药,在爆轰波作用下压垮、翻转和闭合形成高速弹体,不会形成射流和杵体,整个质量全部可用于侵彻目标。图10-22给出了爆炸成型弹丸战斗部结构原理及形成的射弹形状。与金属射流相比,爆炸成型弹丸具有对炸高不敏感、抗反应装甲能力强和侵彻后效大三大优点。

图10-22 爆炸成型弹丸战斗部结构原理及形成的射弹形状(www.xing528.com)

3.聚能杆式侵彻体

聚能杆式侵彻体采用新型起爆、传爆系统和新型装药结构以及高密度的重金属合金药型罩,通过改善药型罩的结构形状,产生高速杆式弹丸。既具有射流速度高、侵彻能力强的优势,也具有爆炸成型弹丸药型罩利用率高、直径大、侵彻孔径大、大炸高、破甲稳定性好的优点。该侵彻体具有比EFP更高的速度,3~5 km/s;其形状类似穿甲弹的外形,在一定的距离内能够稳定分型;具有很强的侵彻能力,一般穿深在3~5倍装药口径,侵彻孔径一般可达到装药口径45%左右,因此比破甲弹射流具有更大的后效杀伤效果。

杆式侵彻体装药结构主要由药型罩、壳体、主装药、波形整形器(VESF板)、辅助装药、雷管等组成,图10-23所示。VESF板是形状特殊的金属或塑料板,与主装药有一定间隙。雷管起爆后,辅助装药驱动VESF板撞击起爆主装药,通过调节VESF板形状、材料及与主装药的距离,在主装药中形成所期望的爆轰波形,使药型罩接近100%地形成高速杆式弹丸。图10-24给出了JPC装药弹丸成型过程中药型罩压垮变形的几个典型时刻,药型罩受到炸药爆轰压力和爆轰产物的冲击和推动作用,开始压垮、变形、向前高速运动的过程。三种装药结构有关数据对比如表10-1所示。

图10-23 JPC装药结构示意图

图10-24 JPC装药侵彻体形成过程

表10-1 三种装药结构有关数据对比

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