第1 章緒論
戰(zhàn)斗部是各類彈藥(包括導(dǎo)彈)等武器系統(tǒng)毀傷目標的最終毀傷單元。各類彈藥都是借助于各自相應(yīng)的投射系統(tǒng)，將戰(zhàn)斗部準確地投射到預(yù)定目標處或其附近，然后適時引爆戰(zhàn)斗部并產(chǎn)生毀傷元素(沖擊波或高速侵徹體等)，從而實現(xiàn)對目標的毀傷。毫無疑問，戰(zhàn)斗部是各類彈藥的一個重要部件。
通�？梢詫�戰(zhàn)斗部分為常規(guī)戰(zhàn)斗部和核戰(zhàn)斗部兩大類①。常規(guī)戰(zhàn)斗部內(nèi)部裝填高能炸藥，以炸藥的化學(xué)能或者戰(zhàn)斗部自身的動能作為毀傷目標的能量；核戰(zhàn)斗部內(nèi)部裝填核裝料(核裂變或核聚變材料)，以核裂變或核聚變反應(yīng)釋放的核能為毀傷目標的能量。雖然核戰(zhàn)斗部威力巨大，但由于眾所周知的原因，在實際作戰(zhàn)中的應(yīng)用概率較低。目前常規(guī)戰(zhàn)斗部仍然是應(yīng)用最廣泛的戰(zhàn)斗部。本章將對常規(guī)戰(zhàn)斗部、核戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)組成、基本原理和分類等知識進行介紹。
在戰(zhàn)斗部的實際作戰(zhàn)應(yīng)用中，除了解其結(jié)構(gòu)組成和原理外，還需要知道戰(zhàn)斗部對目標的毀傷效果，即判斷是否達到了預(yù)期的毀傷目的，這就是毀傷效應(yīng)分析需要解決的問題。毀傷效應(yīng)分析包括兩個方面的內(nèi)容，一方面是戰(zhàn)斗部威力分析，即基于戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)原理，分析戰(zhàn)斗部產(chǎn)生的毀傷元素特點及其與目標的相互作用過程，獲得毀傷元素對目標的毀傷機制；另一方面是目標易損性分析，即研究在不同毀傷元素作用下，目標對毀傷的敏感性，并建立目標的毀傷標準，獲得目標的毀傷評估結(jié)論。本章將對毀傷效應(yīng)分析的基本知識進行介紹，主要包括戰(zhàn)斗部的基本毀傷效應(yīng)和目標易損性的有關(guān)知識。
需要注意，戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)組成原理和毀傷效應(yīng)分析是相互聯(lián)系的。戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)原理是其毀傷效應(yīng)分析的主要出發(fā)點，而毀傷效應(yīng)分析不僅能夠得到戰(zhàn)斗部對目標的毀傷效果，也能夠反饋戰(zhàn)斗部的設(shè)計研制，同時還是指導(dǎo)戰(zhàn)斗部戰(zhàn)術(shù)使用的科學(xué)依據(jù)。所以，要實現(xiàn)戰(zhàn)斗部對目標的高效毀傷，必須對戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)組成原理及其毀傷效應(yīng)分析都具有充分的認識和掌握。
1.1 戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)組成和分類
1.1.1 戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)組成
在彈藥和導(dǎo)彈系統(tǒng)中，關(guān)于戰(zhàn)斗部的界定，有狹義和廣義的兩種觀點。狹義的
① 此外還有一些難以歸入這兩大類的特種戰(zhàn)斗部，以實現(xiàn)一些特殊功能。
觀點認為，戰(zhàn)斗部一般只由殼體、裝填物和傳爆序列所組成；廣義的觀點認為，戰(zhàn)斗部是彈藥或?qū)�彈的一個子系統(tǒng)，除了包含狹義的戰(zhàn)斗部以外，還包括一些必要的輔助部件(主要是保險裝置和引信)。戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)是彈藥和導(dǎo)彈的重要子系統(tǒng)之一，有的彈藥系統(tǒng)甚至僅由戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)單獨構(gòu)成，如地雷、水雷、手榴彈等。除了個別特殊設(shè)計外，在大多數(shù)情況下，不同的戰(zhàn)斗部和戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成大體相近。在應(yīng)用中，上述關(guān)于戰(zhàn)斗部的狹義和廣義的觀點并不矛盾，這兩種觀點只是反映了研究的側(cè)重不同。在本書中，
把狹義的戰(zhàn)斗部就稱為戰(zhàn)斗部，把廣義的戰(zhàn)斗部稱為戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)。
一、戰(zhàn)斗部
戰(zhàn)斗部一般由殼體、裝填物和傳爆序列所組成，圖1.1.1是典型戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖1.1.1典型戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)組成示意圖
1. 殼體
殼體是戰(zhàn)斗部的基體，是容納裝填物的容器，也起到支撐體和連接體的作用(在有的導(dǎo)彈上，殼體使戰(zhàn)斗部與導(dǎo)彈艙體連接，并成為導(dǎo)彈外殼的一部分，是導(dǎo)彈的承力構(gòu)件之一)。另外，在戰(zhàn)斗部被引爆后，殼體破裂可形成能毀傷目標的高速破片或其他形式的毀傷元素。
戰(zhàn)斗部殼體需要滿足各種過載條件下(包括彈藥發(fā)射和飛行過程中、重返大氣層和碰撞目標時)的強度要求；若戰(zhàn)斗部位于彈藥的頭部，還應(yīng)具有良好的氣動外形。戰(zhàn)斗部殼體形狀因其性能和毀傷機制的不同而有所不同，一般有圓柱形、鼓形和截錐形等。所用材料根據(jù)不同實際需求，可采用優(yōu)質(zhì)金屬合金或新型復(fù)合材料等。對于重返大氣層的戰(zhàn)斗部，一般還要在殼體外面加裝熱防護層。
2. 裝填物
裝填物是戰(zhàn)斗部毀傷目標的能源物質(zhì)，其作用是將本身儲藏的能量(如化學(xué)能或核能)通過劇烈的反應(yīng)(化學(xué)反應(yīng)或核反應(yīng))釋放出來，產(chǎn)生毀傷目標的毀傷元素。
常規(guī)戰(zhàn)斗部的主要裝填物為高能炸藥(highexplosive)，在引爆后，炸藥通過劇烈的化學(xué)反應(yīng)釋放出能量，并產(chǎn)生金屬射流、破片、沖擊波等毀傷元素。核戰(zhàn)斗部
的主要裝填物為核裝料(核裂變和核聚變材料)，引爆后，核裝料通過劇烈的核反應(yīng)(核裂變和核聚變反應(yīng))釋放出巨大能量，并引發(fā)一系列復(fù)雜的物理過程，產(chǎn)生熱輻射(光輻射)、沖擊波、核輻射、核電磁脈沖以及放射性塵埃等毀傷元素。對于其他特種戰(zhàn)斗部，其裝填物還可能是各種化學(xué)、生物戰(zhàn)劑，如化學(xué)毒劑、細菌、病毒以及燃燒劑、發(fā)煙劑等。
3. 傳爆序列
戰(zhàn)斗部的傳爆序列是把引信所接收到的起始信號轉(zhuǎn)變?yōu)楸�轟波(或火焰)，并逐級放大，最終引爆戰(zhàn)斗部主裝藥的裝置。它通常由雷管、主傳爆藥柱、輔助傳爆藥柱和擴爆藥柱等組成。其工作過程一般是當引信受到觸發(fā)并輸出電脈沖或其他物理信號時，雷管、傳爆藥柱和擴爆藥柱相繼爆炸，最后引發(fā)主裝藥的爆炸，如圖
1.1.2的II部分所示。在傳爆序列中，雷管是非常重要的火工品。常用的雷管有電雷管，電雷管內(nèi)部裝有適量的對熱能較敏感的起爆藥，并在其中埋置橋式電阻絲。當電雷管接收到引信輸出的電脈沖時，電阻絲被灼熱，使起爆藥爆炸，從而把電脈沖轉(zhuǎn)化為爆
炸脈沖，繼而引發(fā)后續(xù)傳爆藥柱和其圖1.1.2機械觸發(fā)引信(I)及傳爆序列他爆轟元件的爆炸。(II)工作過程示意圖
對傳爆序列的要求是：結(jié)構(gòu)簡單、便于儲存，平時安全，作用可靠。傳爆序列通常作為戰(zhàn)斗部的一個單獨組件設(shè)計，對于現(xiàn)代智能化的戰(zhàn)斗部，可能還需要采用更加復(fù)雜的傳爆序列，以實現(xiàn)多功能或保證起爆的可靠性，如采用爆炸邏輯網(wǎng)絡(luò)。
二、戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)
戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)由戰(zhàn)斗部、保險裝置和引信組成。
1. 保險裝置
戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)中有大量的火工品，在平時日常維護中，需要保證其安全，而在戰(zhàn)時應(yīng)用中(戰(zhàn)斗部與目標交會時)，需要保證其可靠工作。這個任務(wù)就是由保險裝置來完成的。保險裝置通常是一個機械系統(tǒng)，主要由底座、活塞、殼體、慣性塊和電磁裝置等組件組成。保險裝置在平時通過隔離引信的信號來保證安全，戰(zhàn)時可通過彈藥發(fā)射時的后座力、彈簧儲能和氣壓的變化來觸發(fā)并自動解除。
2. 引信
引信是使戰(zhàn)斗部按預(yù)定的策略(預(yù)定的時間和地點)實施起爆的控制裝置。引信對戰(zhàn)斗部起爆的優(yōu)化控制能夠?qū)δ繕藢崿F(xiàn)最大程度的毀傷。例如，引信可以根據(jù)需要，控制戰(zhàn)斗部在撞擊目標之前(距離目標一定距離處)、撞擊的瞬時和撞擊之后起爆。這些時間特性和戰(zhàn)斗部的毀傷機制有關(guān)，如聚能破甲戰(zhàn)斗部要求一觸即發(fā)，在戰(zhàn)斗部未回跳之前爆炸而將目標毀傷；深侵徹戰(zhàn)斗部要求引信延時，待戰(zhàn)斗部侵入目標內(nèi)部一定深度后再起爆，以達到更好的毀傷效果；而當毀傷飛行目標時，戰(zhàn)斗部直接撞擊目標是困難的，此時則要求一定距離非接觸引爆，等等。
引信在戰(zhàn)斗部子系統(tǒng)中是一個非常重要的專用裝置，可置于彈體內(nèi)的不同位置，如彈頭、彈底(尾)、彈身(側(cè)面引爆)、復(fù)合位置(多向引爆)等。它是一個小型的精密器件，具有高度的準確性和可靠性。有時火工品和主傳爆藥柱都裝設(shè)在引信里面，成為引信的一個組件。按作用原理，引信的種類可分為觸發(fā)引信、近炸引信和執(zhí)行引信等。隨著信息科學(xué)和光電技術(shù)的發(fā)展，先進的引信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，為戰(zhàn)斗部實現(xiàn)高效毀傷提供了更豐富和有效的技術(shù)支撐。下面介紹幾種主要引信的結(jié)構(gòu)和原理。
1) 觸發(fā)引信
觸發(fā)引信靠碰撞產(chǎn)生的信號引爆戰(zhàn)斗部。
(1) 機械觸發(fā)引信
機械觸發(fā)引信的構(gòu)造和作用原理可參見圖1.1.2。這類引信的結(jié)構(gòu)類型非常多，圖1.1.3是一種機械觸發(fā)引信的結(jié)構(gòu)圖。該引信當彈著角較大時，慣性撞針座在引信碰擊目標時使撞針刺入火帽。當彈著角較小時，慣性力的側(cè)向分量使慣性環(huán)壓倒叉頭保險裝置后產(chǎn)生側(cè)移，迫使環(huán)上的襯筒連同撞針座一起上移，完成針刺動作。圖上的安全銷是在發(fā)射前預(yù)先拔除掉的。機械觸發(fā)引信常用于各類炮彈、火箭彈、航空炸彈及導(dǎo)彈上。
(2) 電觸發(fā)引信
在觸發(fā)引信中，也可以設(shè)計成電觸發(fā)方式。例如,采用電流通過時引發(fā)電雷管，而不是由擊針引發(fā)火帽再起爆雷管。電流的接通是當戰(zhàn)斗部碰撞目標時通過一個觸點被閉合而實現(xiàn)的。電觸發(fā)引信主要應(yīng)用于破甲戰(zhàn)斗部等。
(3) 壓電引信
壓電晶體在碰撞壓力下能產(chǎn)生高壓電流將電雷管引爆。利用壓電觸發(fā)的引信瞬發(fā)性很好，完成引爆只需幾十微秒。壓電引信的作用原理如圖1.1.4所示，圖上
圖1.1.3頭部觸發(fā)引信的結(jié)構(gòu)圖圖1.1.4壓電引信的結(jié)構(gòu)圖
2) 非觸發(fā)引信
非觸發(fā)引信不靠碰撞引爆，而是受傳媒信息的作用引爆戰(zhàn)斗部，有時也稱為近炸引信或近感引信。根據(jù)信息的形成方式有主動式、被動式和半主動式非觸發(fā)引信，根據(jù)傳媒信號不同可分為無線電引信、紅外引信、激光引信等。

圖1.1.5無線電引信的組成及工作原理示意圖
(2) 紅外引信紅外引信是指依據(jù)目標本身的紅外輻射特性工作的近炸引信，通常特指被
動紅外引信。引信的紅外接收器(光敏電阻元件)感受目標輻射來的紅外線能量，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘�，�?jīng)放大后引爆電雷管。圖1.1.6是一種紅外引信引爆過程示意圖。引信接收到β1、β2兩處的信號后再延遲t2時間，并滿足
圖1.1.6紅外引信引爆過程示意圖彈目距離等于或小于殺傷半徑R的條件時才引爆。
紅外引信的優(yōu)點是不易受外界電磁場和靜電場的影響，抗干擾能力強；缺點是易受惡劣氣象條件的影響，對目標紅外輻射特性的依賴性較大。近年來出現(xiàn)了紅外成像引信，其目標探測識別能力顯著提高，發(fā)展前景很好。
(3) 激光引信
激光引信是利用激光束探測目標的近炸引信，屬于主動式非觸發(fā)引信，其結(jié)構(gòu)組成和工作框圖如圖
1.1.7所示，激光引信具有全向探測目標的能力和良好的距離截止特性。對于周視探測的激光引信和前視探測的激光引信都可采用光學(xué)交叉的原理實現(xiàn)距離截止。
激光引信對電磁干擾不敏感，因此可廣泛配用于反輻射導(dǎo)彈。配用于空空導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈的多象限激光引信，與定向戰(zhàn)斗部相匹配，對提高導(dǎo)彈對目標的毀傷效能具有重要作用。激光引信配用于反坦克導(dǎo)彈，可進一步提高定距精度，并避免與目標碰撞引起的彈體變形。激光引信的缺陷是易受到干擾，主要是在中、高空受陽光背景干擾，在低空受云、霧、煙、塵等大氣懸浮顆粒的影響及地、海雜波干擾和人工遮蔽式干擾等，所以激光引信的進一步發(fā)展是提高抗干擾能力。
圖1.1.7激光引信的組成和工作原理
3) 執(zhí)行引信執(zhí)行引信是指直接獲取專門設(shè)備發(fā)出的信號而作用的引信，按獲取的方式可