殼體材料及裝藥配方對音頻的測試分析

張 軍，張敏敏，李育珍，曾 菊，王創(chuàng)鋒

淮海工業(yè)集團

殼體材料及裝藥配方對音頻的測試分析

張 軍，張敏敏，李育珍，曾 菊，王創(chuàng)鋒

淮海工業(yè)集團

聲源彈能輔助聲吶系統(tǒng)快速探知一定范圍內的水中目標。通過理論分析和摸底試驗，選取合適的殼體結構材料和裝藥配方，使其既能滿足發(fā)射強度，又能在爆炸后產(chǎn)生較高的低頻段能量，可以探測到較遠距離的水中目標；作為殺爆彈，又具有較高的毀傷效果。

聲源彈；低頻炸藥；音頻測試；水中探測

一、聲吶的應用

在水中對目標進行探測，最常用的是聲吶系統(tǒng)。這是由于其他探測手段（比如光和電磁波）的作用距離都很短，人們利用光，即使在最清澈的海水中，也只能看到幾十米內的物體；電磁波在水中也衰減忒快，并且波長越短損失越大，即使用大功率的低頻電磁波，也只能傳播幾十米。而聲波在水中傳播的衰減就小得多，在深海聲道中爆炸一個幾公斤的炸彈，在兩萬公里外還可以收到信號，低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層，并且得到地層中的信息。在水中進行測量和觀察，至今還沒有發(fā)現(xiàn)比聲波更有效的手段。

目前，聲吶是各國海軍進行水下監(jiān)視使用的主要技術，用于對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤；廣泛用于魚雷制導、水雷引信，以及魚群探測、海洋石油勘探、船舶導航、水下作業(yè)、水文測量和海底地質地貌的勘測，用于勘察海底沉船，搜救墜落的飛機等。常見的有回聲測深儀、魚群探測儀、海底地貌儀（側掃聲納）、地層剖面儀、多普勒導航聲納等。

二、聲源彈的作用及原理

聲源彈能輔助聲吶系統(tǒng)快速探知一定范圍內水中目標的位置。它入水后在一定深度爆炸，產(chǎn)生較強的寬頻聲波源，聲吶系統(tǒng)根據(jù)接收到的聲波和遇目標后反射的回波，即可確定目標的具體位置。

聲源彈爆炸后必然產(chǎn)生沖擊波和聲波，通過理論分析和摸底試驗，選取合適的殼體材料和結構，以及合適的配方炸藥，合理匹配，使其既能滿足發(fā)射強度，又能在爆炸后產(chǎn)生較高的低頻段能量，可以探測到較遠距離的水中目標；作為殺爆彈，又具有較高的毀傷效果。

三、地面靜爆音頻測試試驗

1、試驗目的：對某聲源彈進行靜爆試驗，對爆炸后產(chǎn)生的沖擊波及聲波進行測試，通過對音頻的處理及分析，找出彈藥結構與聲音主頻段的對應關系，為下一步確定彈藥結構提供依據(jù)。

2、試驗器材：裝藥彈體12發(fā)，起爆裝置12套，結構方案見表1。

表1 殼體及裝藥方案

3、試驗布置圖：

近場聲壓測試系統(tǒng)：壓力傳感器為兩點測試，R1＝20m、R2＝25m；中距離聲音測試系統(tǒng)：聲音傳感器為兩點測試，R3＝50m。傳感器布置在以爆點為中心大約60°的扇形區(qū)域內。

圖1 試驗布置平面示意圖

4、試驗結果：由于聲源彈主要關注低頻段（400～800Hz）的能量，圖2中只列出該頻率段的能量對比。

圖2 音頻測試總體能量分析圖

5、試驗結果分析

經(jīng)過對試驗結果的對比分析，各方案均有一定能量的低頻段，殼體材料強度高則對應的低頻段能量較弱（即PPR管優(yōu)于結構鋼，結構鋼優(yōu)于優(yōu)特鋼）；配方Ⅰ、Ⅱ對應的低頻段能量強于普通TNT，且配方Ⅰ優(yōu)于配方Ⅱ。

若使用火炮射擊試驗，則殼體材料只有采用高強度鋼才能滿足發(fā)射強度要求（〔σ〕≥640MPa）。殼體材料若采用PPR管，則適合于使用直升機投放。

為了既能滿足發(fā)射強度，又提高低頻段能量，擬采用鋼彈體內壁刻槽預制破片結構，同時能提高戰(zhàn)斗部的殺傷威力。