魚雷戰(zhàn)斗部裝藥特點(diǎn)與發(fā)展

魯忠寶, 黎 勤, 馬軍利, 王明洲

魚雷戰(zhàn)斗部裝藥特點(diǎn)與發(fā)展

魯忠寶, 黎 勤, 馬軍利, 王明洲

(中國船舶重工集團(tuán)公司 第705研究所, 陜西 西安, 710077)

戰(zhàn)斗部裝藥作為魚雷重要的戰(zhàn)技指標(biāo), 炸藥的選擇與應(yīng)用不僅影響毀傷威力, 也關(guān)系到全雷的安全性。文中分析了魚雷戰(zhàn)斗部爆炸能量釋放特點(diǎn), 針對不同的魚雷戰(zhàn)斗部, 根據(jù)目標(biāo)特性及雷目交會特點(diǎn),得出了反艦魚雷選用高氣泡能的炸藥, 反潛魚雷選用高爆速高爆壓的炸藥, 反魚雷魚雷(ATT)選用高沖擊波能的炸藥能獲得更大的毀傷威力; 同時介紹了國內(nèi)外水中兵器炸藥的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用情況, 從毀傷威力、安全性及裝藥工藝性等多個角度明確了魚雷裝藥的基本需求, 并在此基礎(chǔ)上, 從魚雷戰(zhàn)斗部威力的不同風(fēng)險(xiǎn)程度、不同裝備應(yīng)用時機(jī)的角度出發(fā), 結(jié)合當(dāng)前不同水中兵器炸藥的性能對比, 針對不同類型魚雷主裝藥選擇與應(yīng)用給出了建議。文中的研究可為魚雷戰(zhàn)斗部及水下炸藥研究與發(fā)展提供參考。

魚雷; 戰(zhàn)斗部; 炸藥; 毀傷威力

0 引言

魚雷戰(zhàn)斗部是魚雷毀傷目標(biāo)、完成最終戰(zhàn)斗使命的功能系統(tǒng), 而裝藥是戰(zhàn)斗部爆轟后毀傷目標(biāo)的能量來源。從毀傷威力來看, 戰(zhàn)斗部對目標(biāo)的最終毀傷效果與毀傷目標(biāo)特性、雷目交會、戰(zhàn)斗部的裝藥形式與裝藥品種都有直接關(guān)系。當(dāng)雷目交會、目標(biāo)特性和戰(zhàn)斗部裝藥形式明確時, 毀傷效果則取決于裝藥的品種, 裝藥品種的能量越高, 對目標(biāo)的毀傷威力就越大; 另外水下爆炸產(chǎn)生的沖擊波與氣泡脈動都會對目標(biāo)產(chǎn)生毀傷效果, 即便總能量一致, 沖擊波能與氣泡能的不同能量構(gòu)成比例對目標(biāo)的毀傷效果也會有所差異。從工程應(yīng)用與部隊(duì)裝備使用的角度來看, 頻發(fā)的戰(zhàn)斗部安全事故說明, 不能單方面追求毀傷威力, 應(yīng)同時高度關(guān)注其不敏感性能, 提高其戰(zhàn)場生存能力, 就此各海軍強(qiáng)國先后出臺了相應(yīng)的不敏感彈藥研究計(jì)劃[1]。此外, 在進(jìn)行魚雷戰(zhàn)斗部裝藥品種選型與應(yīng)用時, 在重點(diǎn)考慮毀傷能力、裝藥安全性的同時, 也應(yīng)考察裝藥的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。雖然關(guān)于魚雷戰(zhàn)斗部以及水下炸藥研究與發(fā)展的文獻(xiàn)較多, 但能給出不同魚雷主裝藥選擇應(yīng)用的理論依據(jù)與原則的文獻(xiàn)卻不多見?；诖? 文中詳細(xì)分析了魚雷戰(zhàn)斗部裝藥的特點(diǎn)與基本需求, 介紹了國內(nèi)外水中兵器炸藥的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用, 并針對不同魚雷主裝藥選擇與應(yīng)用給出了建議。

1 魚雷戰(zhàn)斗部裝藥的作用特點(diǎn)

1.1 魚雷戰(zhàn)斗部爆炸能量釋放特點(diǎn)

炸藥在水中爆炸后, 其能量主要由沖擊波能和氣泡能兩部分構(gòu)成, 氣泡脈動壓力峰值較小, 但作用時間較長, 產(chǎn)生的沖量與爆炸沖擊波產(chǎn)生的沖量基本相當(dāng)[2]。沖擊波能量和氣泡能量的衰減規(guī)律是不同的, 沖擊波能量隨距離的增加衰減很快, 所以在不同距離上兩者呈現(xiàn)出不同的能量構(gòu)成比例, 對目標(biāo)的作用程度也不同; 沖擊波主要產(chǎn)生局部的結(jié)構(gòu)性破壞, 而氣泡主要引起整體性破壞。而且不同目標(biāo)對不同的能量因素大小具有不同的易損性。水中爆炸對目標(biāo)的多種作用方式并不是在任何一次爆炸中都全部出現(xiàn), 而是與爆炸點(diǎn)和目標(biāo)的相對位置密切相關(guān)。

針對炸藥水下爆炸的特點(diǎn), 水中兵器戰(zhàn)斗部爆炸后, 若希望在較遠(yuǎn)距離處(20倍裝藥半徑以外)仍能保持水中沖擊波的較高超壓和所產(chǎn)生的較高氣泡脈動能量以摧毀水下目標(biāo), 就要求裝藥在水中爆炸時, 沖擊波能量隨距離衰減不能太快, 因此, 在設(shè)計(jì)與應(yīng)用水下炸藥時不應(yīng)把高爆速高爆壓作為提高水下威力的唯一途徑, 提高炸藥的水下沖擊波能和氣泡能應(yīng)從提高炸藥的爆熱, 降低沖擊波的能量消耗兩方面努力。

魚雷戰(zhàn)斗部爆炸能量的釋放特點(diǎn)除了與炸藥相關(guān)以外, 與戰(zhàn)斗部的裝藥形式與起爆方式也密切相關(guān), 根據(jù)以往相關(guān)水下戰(zhàn)斗部的研究成果, 在戰(zhàn)斗部的裝藥形式與起爆方式上, 定向起爆方式只有在10倍裝藥半徑范圍內(nèi)的定向方向上才可提高對目標(biāo)的毀傷效果, 其他方向和該范圍外都會減弱[3]。聚能裝藥只有在垂直接觸命中目標(biāo)時, 才能提高對目標(biāo)的毀傷效果, 在非雷頭方向以及非接觸命中時, 對目標(biāo)的毀傷效果都會減弱。中心點(diǎn)起爆的爆破式戰(zhàn)斗部, 則在各個方向上的爆炸能量近似均勻分布。因此戰(zhàn)斗部的裝藥形式與起爆方式的設(shè)計(jì)與目標(biāo)類型、雷目交會條件密切相關(guān)。

1.2 不同魚雷戰(zhàn)斗部作用特點(diǎn)

對于主要打擊大型水面艦船的重型魚雷戰(zhàn)斗部, 根據(jù)前蘇聯(lián)的沖擊波峰值壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)[4], 沖擊波峰值壓強(qiáng)為70 MPa, 艦船的三層底被破壞, 而計(jì)算沖擊波峰值壓強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)公式

用于反艦的重型魚雷戰(zhàn)斗部為近距離非接觸爆炸, 裝藥設(shè)計(jì)時, 可以根據(jù)式(1)計(jì)算出其毀傷半徑1, 并據(jù)此設(shè)計(jì)引信的動作距離。因此, 反艦魚雷戰(zhàn)斗部通常采用爆破式戰(zhàn)斗部形式, 根據(jù)目標(biāo)方位可設(shè)置中心起爆或定向起爆方式。

對于主要打擊潛艇的魚雷戰(zhàn)斗部, 根據(jù)目前反潛魚雷的制導(dǎo)與控制技術(shù)水平, 可以實(shí)現(xiàn)反潛魚雷在一定角度范圍內(nèi)接觸命中目標(biāo), 對于這種垂直接觸作用方式, 聚能裝藥的戰(zhàn)斗部可以有效發(fā)揮作用, 反潛魚雷戰(zhàn)斗部采用聚能裝藥形式可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的貫穿侵徹, 并同時產(chǎn)生爆炸后效。

對于反魚雷魚雷(anti torpedo torpedo, ATT)戰(zhàn)斗部, 因ATT及來襲魚雷目標(biāo)均為高速大機(jī)動的小目標(biāo)航行體, 近距離攔截的難度較大, 定向起爆方式或聚能裝藥形式都難以發(fā)揮作用, 且定向戰(zhàn)斗部的起爆網(wǎng)絡(luò)與聚能戰(zhàn)斗部的空腔裝藥使有效裝藥空間大幅減少, 反而削減了戰(zhàn)斗部的威力。故ATT戰(zhàn)斗部采用中心點(diǎn)起爆的爆破式戰(zhàn)斗部形式, 縮減起爆裝置的體積以增大有效裝藥容積, 是提高對來襲魚雷目標(biāo)毀傷威力的有效途徑。根據(jù)相關(guān)資料, 北約PG37項(xiàng)目小組為反魚雷武器建立的標(biāo)準(zhǔn)是沖擊因子大于1.3 就可摧毀各種重型魚雷[5], 按照北約的沖擊因子基本公式

式中,為海底反射系數(shù), 軟質(zhì)海底一般取1, 硬質(zhì)海底一般取1.5。以輕型ATT戰(zhàn)斗部裝藥為例, 可以預(yù)估得到在2作用距離范圍內(nèi)可以摧毀重型來襲魚雷。

1.3 不同魚雷戰(zhàn)斗部裝藥能量構(gòu)成的選擇分析

當(dāng)針對不同水下目標(biāo)的不同魚雷戰(zhàn)斗部裝藥與起爆方式、雷目交會方式、目標(biāo)特性都確定之后, 為獲得對目標(biāo)更強(qiáng)的毀傷效果, 還需要采用合適的炸藥品種。由于不同品種炸藥所裝填的戰(zhàn)斗部對目標(biāo)的毀傷對比試驗(yàn)不充分, 故可先借助數(shù)值仿真軟件進(jìn)行相關(guān)研究。

對于反艦的重型魚雷戰(zhàn)斗部, 建立水下爆炸在引信作用范圍1距離處對大型船體底部局部結(jié)構(gòu)毀傷效應(yīng)的計(jì)算模型, 選取總能量相近的2種炸藥類型戰(zhàn)斗部進(jìn)行了毀傷效果對比, 一種為氣泡能偏高的炸藥, 一種為沖擊波能偏高的炸藥(見圖1), 由仿真計(jì)算的結(jié)果可知, 氣泡能高的炸藥相對沖擊波能高的炸藥對船體造成的有效塑性應(yīng)變更大。

對于反潛的輕型魚雷戰(zhàn)斗部, 建立了典型的球形藥型罩聚能戰(zhàn)斗部垂直接觸命中目標(biāo)時對模擬潛艇防護(hù)結(jié)構(gòu)的爆炸毀傷效應(yīng)計(jì)算模型, 選取了2種總能量相近、密度相近, 一種為高爆速高爆壓, 一種為低爆速低爆壓的不同炸藥品種進(jìn)行毀傷效果的計(jì)算對比(見圖2), 仿真結(jié)果可知, 高爆速高爆壓炸藥驅(qū)動所形成的自鍛彈丸具有更強(qiáng)的侵徹貫穿能力。

對于ATT戰(zhàn)斗部, 建立了包含全雷殼體、雷頭橡膠、戰(zhàn)斗部裝藥、鰭、舵、軸、配重梁及其他等效結(jié)構(gòu)重型魚雷模型[6]。選取了2種總能量相近, 一種為氣泡能偏高, 一種為沖擊波能偏高的不同炸藥品種進(jìn)行對典型重型魚雷目標(biāo)爆炸毀傷仿真研究, 模型選取的都為正橫交會姿態(tài), 作用距離均為2(見圖3)。由仿真結(jié)果可知, 沖擊波能高的炸藥相對氣泡能高的炸藥, 對來襲魚雷造成的沖擊響應(yīng)更大。

在非接觸爆炸范圍內(nèi)的反艦及反雷戰(zhàn)斗部, 因沖擊波能隨距離的增加衰減極快, 而氣泡能衰減相對較慢, 氣泡能的毀傷貢獻(xiàn)不容忽視。以上的仿真計(jì)算是假設(shè)魚雷及目標(biāo)均為靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行的, 在反艦及反雷戰(zhàn)斗部的裝藥品種選擇上, 考慮利用氣泡的毀傷能量, 還需要結(jié)合不同的戰(zhàn)斗部與目標(biāo)的相對運(yùn)動, 進(jìn)行爆炸氣泡半徑及作用時機(jī)的預(yù)計(jì)。

根據(jù)水下爆炸氣泡半徑以及脈動周期的經(jīng)驗(yàn)公式[7]

R=(0.1×/0)1/3(3)

式中:R為水中爆炸氣泡首次膨脹的最大半徑, m;為裝藥量, kg;0為周圍水的靜壓力, MPa;為與炸藥性質(zhì)有關(guān)的系數(shù), 對TNT炸藥,=1.6。

=(1/3/05/6) (4)

式中:為水中爆炸氣泡脈動周期, s;0為氣泡所處位置的流體靜壓的等效水深, m;為與炸藥性質(zhì)有關(guān)的系數(shù), 對TNT炸藥,=2.11。

對于反艦的重型魚雷戰(zhàn)斗部, 可以根據(jù)裝藥預(yù)計(jì)其最大氣泡半徑R1, 氣泡脈動周期1, 可以得知R1與目標(biāo)作用距離1較為接近,R1≈21, 因此更多的氣泡脈動能量會作用到目標(biāo)上。即便考慮艦船的相對運(yùn)動, 因其速度低, 尺度大, 在氣泡脈動周期1內(nèi), 仍然可以認(rèn)為雷目作用距離與最大氣泡半徑接近, 而氣泡的沖量與爆炸沖擊波的沖量基本相當(dāng)。因此, 對于爆炸氣泡能夠有效作用于目標(biāo)的反艦魚雷戰(zhàn)斗部, 采用對氣泡預(yù)估的方式仍然可以確定, 采用氣泡能高的炸藥相對沖擊波能高的炸藥, 對船體造成的毀傷更強(qiáng)。

對于ATT戰(zhàn)斗部, 同樣可以根據(jù)裝藥預(yù)計(jì)其最大氣泡半徑R2, 氣泡脈動周期2, 可知R2遠(yuǎn)小于目標(biāo)作用距離2; 另外, 由于ATT與來襲魚雷均為高速的大機(jī)動小目標(biāo), 雷目相對速度很大, 在氣泡脈動周期2時間內(nèi), 來襲魚雷到爆心的相對位移很大, 可以估算得出此時的雷目距離已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出毀傷半徑范圍, 甚至達(dá)到10倍毀傷半徑以外, 氣泡脈動能量完全來不及作用到毀傷目標(biāo)上。因此, 根據(jù)雷目交會特點(diǎn), 針對ATT戰(zhàn)斗部, 采用對氣泡預(yù)估的方式仍然可以確定, 要提高最終的毀傷效果, 其裝藥應(yīng)該選擇沖擊波能高的炸藥品種, 而不必在意氣泡能的大小。

2 水中兵器用炸藥的發(fā)展與應(yīng)用

水中兵器用炸藥的發(fā)展目前已經(jīng)歷4代, 第1代為單質(zhì)炸藥, 如早期水中兵器裝藥用過炮棉、苦味酸及代拿買特, 二戰(zhàn)期間主要用TNT, 美國在戰(zhàn)爭緊張時用過低成本的阿馬托, 后期發(fā)展到能量更高的黑索金(RDX)和奧克托金(HMX)[8]。

隨著混合炸藥的發(fā)展, 出現(xiàn)了TNT+RDX+鋁粉系列的炸藥, 水中爆炸威力得到了提高, 取代了第1代單質(zhì)炸藥, 形成了第2代水中兵器炸藥。典型的有美國研制的H-6、HBX-1、HBX-3等配方。如美國MK-15應(yīng)用了H-6炸藥, 德國的SUT魚雷應(yīng)用了SW39炸藥。蘇聯(lián)研制的RS211炸藥在45-36型魚雷中得到了應(yīng)用。RS211是這類炸藥的典型代表, 其沖擊波能、總能量分別為1.36、1.50倍TNT當(dāng)量, 其主要成分和性能與美國的HBX類炸藥相似[9]。

隨著水下武器裝備的不斷發(fā)展, 上述炸藥在水下威力和安全性方面越來越不能滿足要求。為了提高水中兵器的水下性能和安全性, 美國于上世紀(jì)50年代末期開始研制新一代高性能水下炸藥, 研究重點(diǎn)是澆注復(fù)合高分子粘結(jié)炸藥(PBX), 其代表品種是裝填MK48和MK46魚雷的PBXN- 103和PBXN-105炸藥, 形成了第3代水中兵器炸藥。后來又發(fā)展了能量密度更高的PBX-9205、PBX-9010、PBX-9404等。

上世紀(jì)70年代末, 80年代初, 美國研究了安全性更好、成本更低的水中炸藥PBXN-111, 用于MK98水雷的核心裝藥, 其沖擊波能、總能量分別為1.35倍、1.83倍TNT當(dāng)量。1991年以來, 歐洲研制了3種與PBXN-111類似的配方, 即英國的ROWANEX1301、德國的KS57和法國的B2211D,法國的B2211D已用于“石魚”水雷的戰(zhàn)斗部裝藥。澳大利亞不僅引進(jìn)“石魚”水雷及其炸藥裝藥, 且仿制了美國的PBXN-111炸藥。PBXN炸藥具有更高的作功能力, 良好的安全性, 是國外現(xiàn)裝備的最先進(jìn)的水下炸藥。國內(nèi)研制的GUHL-1、RBUL-1、JULH-1等炸藥密度達(dá)到1.8 g/cm3以上, 總能量達(dá)到2倍以上TNT當(dāng)量, GUHL-1氣泡能較高, 而RBUL-1與JULH-1沖擊波能較高; 還有一種ROB炸藥, 相比較而言該炸藥爆壓很高, 密度稍低, 已在水中兵器中得到了應(yīng)用。

隨著不敏感彈藥技術(shù)的發(fā)展, 美、英、法、澳大利亞及其他一些北約國家相繼制定了發(fā)展新型不敏感水下炸藥的政策和計(jì)劃, 都在大力研究高性能低感度水下炸藥。水中兵器用炸藥的發(fā)展趨勢是“兩高一低”, 即高沖擊波能、高氣泡能和低易損性。各國都正在積極發(fā)展第4代水中炸藥, 推動高威力小質(zhì)量的新一代水中兵器, 例如: 美國發(fā)展了不敏感混合炸藥, 如以DNAN 基PAX系列炸藥、以蠟為添加劑的MNX-194等熔鑄炸藥、AFX-757、PBXN-109、PBXIH-135、PAX-2A、PAX-3 以及TATB基等高聚物黏結(jié)炸藥[10], 其中部分已得到裝備應(yīng)用。

我國在GUHL-1的基礎(chǔ)上改進(jìn)配方研制了GUHL-3。相比GUHL-1, GUHL-3裝藥工藝相似, 密度及總能量相近, 但沖擊波能更強(qiáng), 但氣泡能較弱, 具有更高的安全性。還有一類炸藥以HMX取代RDX, 如我國的聚奧氯鋁-1炸藥, 具有高爆熱、高膨脹能、抗高撞擊過載的特性, 密度高, 安全性也極高, 裝藥工藝以壓裝為主。為提高混合炸藥的能量和能量密度, 開展了DNTF、CL-20、TNAZ等高能量密度化合物, 以及新型含能粘結(jié)劑PolyNIMMO在混合炸藥配方中的應(yīng)用[11], 具有很好的穩(wěn)定性, 爆炸威力得到明顯提高[12], 比如DNTF+AP+Al 體系的熔鑄炸藥, 總能量可以達(dá)到TNT的3倍, 并開展了應(yīng)用研究。但由于工藝尚不夠成熟, 安全性試驗(yàn)考核不夠充分, 未見正式裝備報(bào)道。從提高氣泡能的角度, 在炸藥中加入2種或2種以上的可發(fā)生合金化反應(yīng)的金屬組合有鈦和硼、鋁和錳、鋯和鎳等, 能夠大幅度提高氣泡能, 如開展了含鋁及硼金屬化炸藥的配方與其能量輸出特性研究[13]。為了實(shí)現(xiàn)混合炸藥的鈍感化, 一方面引入TATB、NTO和FOX-7 等新型高能不敏感炸藥, 另一方面通過采用物理化學(xué)手段使高能炸藥組分降感、改善晶體品質(zhì)及采用分子間炸藥等途徑[14]。

3 魚雷主裝藥基本需求與發(fā)展趨勢

3.1 魚雷主裝藥基本需求

1) 炸藥的設(shè)計(jì)與應(yīng)用需要根據(jù)戰(zhàn)斗部的毀傷方式和目標(biāo)易損性進(jìn)行。為了提高對目標(biāo)的毀傷威力, 對于聚能魚雷戰(zhàn)斗部, 需要考慮爆速高爆壓高的炸藥品種; 對于水下爆破式戰(zhàn)斗部, 在裝藥品種的選擇應(yīng)用上, 適宜選擇爆炸能量高, 而不是爆速爆壓高的炸藥品種, 具體對于反艦的重型魚雷戰(zhàn)斗部, 適宜選擇氣泡能高的炸藥品種; 而對于ATT戰(zhàn)斗部, 則適應(yīng)選擇沖擊波能高的炸藥品種。

2) 從安全性的角度出發(fā), 不敏感戰(zhàn)斗部是當(dāng)前的發(fā)展方向。魚雷戰(zhàn)斗部的不敏感性需求涉及到多方面的因素, 要有合適的裝藥結(jié)構(gòu), 其裝藥結(jié)構(gòu)形式要避免應(yīng)力集中, 腔體光滑, 外殼均勻無缺陷。當(dāng)然首要的前提條件是所選用的火炸藥配方和性能要滿足不敏感性要求[15], 需要通過慢速烤燃、快速烤燃、射流撞擊、殉爆、子彈撞擊、破片撞擊及熱碎片撞擊等安全性試驗(yàn), 還需要隨戰(zhàn)斗部通過各項(xiàng)力學(xué)環(huán)境與氣候環(huán)境的適應(yīng)性考核。

3) 所選炸藥要有良好的安定性且性能穩(wěn)定。魚雷戰(zhàn)斗部的裝藥由于其貯存壽命要求長達(dá)20年以上, 如果炸藥安定性不好, 會造成戰(zhàn)斗部的報(bào)廢, 也是危險(xiǎn)源。

4) 裝藥的工藝性要好。一方面裝藥工藝要安全、穩(wěn)定、方便操作, 另外裝藥工藝質(zhì)量要有保證。因魚雷戰(zhàn)斗部的裝藥腔體復(fù)雜, 適宜選取采用澆注或者熔鑄類裝藥工藝的炸藥品種, 不適宜選取壓裝工藝。

5) 所選炸藥的原料要求來源豐富, 生產(chǎn)簡便安全, 成本低廉, 適于大量生產(chǎn)。

3.2 魚雷主裝藥選擇應(yīng)用的發(fā)展趨勢

在進(jìn)行水中兵器戰(zhàn)斗部主裝藥的選擇應(yīng)用時, 涉及到諸多因素, 一方面希望選取技術(shù)成熟、得到更多應(yīng)用與充分考核的炸藥品種, 降低各類風(fēng)險(xiǎn), 尤其是確保安全性; 另一方面, 還希望所選炸藥能夠最大限度地適合本戰(zhàn)斗部的需求; 此外水中兵器戰(zhàn)斗部的發(fā)展與需求也牽引了新型炸藥的研制與發(fā)展, 新型炸藥也期望在水中兵器戰(zhàn)斗部中得以應(yīng)用。因此魚雷主裝藥的選擇與應(yīng)用就需要根據(jù)自身的需求, 結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外水中兵器炸藥的發(fā)展、應(yīng)用情況以及技術(shù)成熟度來綜合考慮, 涉及到各個方面的取舍與權(quán)衡。

從最大限度地提高對水下目標(biāo)的毀傷威力的角度出發(fā), 反艦魚雷戰(zhàn)斗部需要選取總能量高、氣泡能高的炸藥品種, GUHL-1炸藥相對較為合適。當(dāng)然隨著大型艦船抗爆能力的提高, 還需要?dú)馀菽芨叩恼ㄋ? 比如含硼的金屬化炸藥, 而該炸藥的技術(shù)成熟度不高, 相關(guān)的安全性考核與應(yīng)用研究不充分。反潛的聚能魚雷戰(zhàn)斗部需要選取爆速高爆壓高的炸藥品種, ROB炸藥相對較為合適, 而隨著潛艇防護(hù)能力的提高以及不敏感彈藥的發(fā)展需求, 同樣需要有新型的高爆速高爆壓且安全性高的炸藥。對于ATT戰(zhàn)斗部, 需要選取沖擊波能高的炸藥品種, GUHL-3、RBUL-1、JULH-1炸藥相對較為合適。而隨著來襲魚雷抗爆能力的提高, 機(jī)動性也越來越大, 還需要沖擊波能更高的炸藥, 比如DNTF基混合炸藥, 故還需要針對DNTF基炸藥加快應(yīng)用研究。

從安全性的角度出發(fā), 通常需要選取得到應(yīng)用與充分考核, 安全性高的鈍感炸藥。而高能量密度化合物應(yīng)用于混合炸藥中, 能獲得更高的威力但同時卻會降低安全性。從炸藥的配方設(shè)計(jì)本質(zhì)來看, 一直是在尋求高威力與高安全性的矛盾平衡點(diǎn), 往往追求了高安全性, 會適當(dāng)降低威力。

從工藝性的角度出發(fā), RDX基炸藥的澆注裝藥工藝、DNTF基炸藥的熔鑄裝藥工藝更適合魚雷戰(zhàn)斗部。因魚雷戰(zhàn)斗部的裝藥腔體形狀十分復(fù)雜, 雖然HMX基炸藥兼有較高的安全性與較高的威力, 但其壓裝工藝在魚雷戰(zhàn)斗部中適應(yīng)性較差, 不適宜采用。

通常水中兵器的發(fā)展與炸藥的發(fā)展是相輔相成、同步進(jìn)行的, 如果需要馬上裝備應(yīng)用炸藥, 對于魚雷戰(zhàn)斗部, 在能夠滿足毀傷威力要求的條件下, 可以偏保守地選取得到廣大應(yīng)用與充分安全性考核的技術(shù)成熟的炸藥品種, 適當(dāng)犧牲威力指標(biāo)。若魚雷戰(zhàn)斗部的毀傷威力存在一定的風(fēng)險(xiǎn), 且近期將裝備部隊(duì), 在戰(zhàn)斗部裝藥的選取上就需要兼顧威力與安全性。若魚雷戰(zhàn)斗部毀傷威力不足的風(fēng)險(xiǎn)較大, 且并非馬上裝備, 僅僅屬于預(yù)先研究項(xiàng)目或者背景需求項(xiàng)目, 裝藥品種的選取與應(yīng)用則需要重點(diǎn)考慮炸藥的威力指標(biāo)與能量構(gòu)成等, 可以考慮魚雷戰(zhàn)斗部的科研與更適用于該武器炸藥的工程應(yīng)用研究同步進(jìn)行。比如可以由該戰(zhàn)斗部需求來牽引意向炸藥的應(yīng)用研究, 如爆炸威力試驗(yàn), 工藝擴(kuò)大試驗(yàn), 安全性試驗(yàn)與考核等研究工作, 以期及時得以應(yīng)用。

4 結(jié)論

文中詳細(xì)分析了魚雷戰(zhàn)斗部裝藥的特點(diǎn)與基本需求, 介紹了國內(nèi)外水中兵器炸藥的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用, 并針對不同類型魚雷主裝藥選擇與應(yīng)用給出了建議。通過分析, 可以形成如下結(jié)論:

1) 反艦魚雷選用高氣泡能的炸藥, 反潛魚雷選用高爆速高爆壓的炸藥, ATT選用高沖擊波能的炸藥, 能獲得更大的毀傷威力;

2) 魚雷戰(zhàn)斗部所選炸藥滿足不敏感性要求成為發(fā)展趨勢;

3) 魚雷戰(zhàn)斗部適宜選用澆注或者熔鑄類裝藥工藝、不宜采用壓裝工藝的炸藥;

4) 魚雷戰(zhàn)斗部炸藥的選用需要考慮應(yīng)用時機(jī), 兼顧威力與安全性, 炸藥的應(yīng)用研究與魚雷戰(zhàn)斗部開發(fā)可以同步進(jìn)行。

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(責(zé)任編輯: 楊力軍)

Research on Charge in Torpedo Warhead

LU Zhong-bao, Li Qin, MA Jun-li, WANG Ming-zhou

(The 705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi′an 710077, China)

Warhead charge is an important tactical and technical specification for a torpedo. The selection of explosive type affect the damage power and charge security of the torpedo. In this paper, the energy release characteristics of torpedo warhead are analyzed. According to the characteristics of target and encounter condition, it is educed that the charge in torpedo warhead can release higher damage power if the anti-warship torpedo select high bubble-energy explosive, the anti-submarine torpedo select high detonation-velocity high detonation-pressure explosive, and the anti-torpedo torpedo select high shock-wave energy explosive. And the worldwide development and applications of explosive used in underwater weapons are introduced, the basic need of torpedo charge is determined considering damage power, security and charging technology. Further, in consideration of the degrees of risk of warhead power, the using occasion of different equipments, and the properties of explosive for different underwater weapons, some suggestions about explosive selection and application for different type of a torpedo are offered.This study may provide a reference for the research and development of torpedo warhead and underwater explosive.

torpedo; warhead; explosive; damage power

TJ630.1; TJ410.5

A

2096-3920(2018)01-0010-06

10.11993/j.issn.2096-3920.2018.01.002

魯忠寶, 黎勤, 馬軍利, 等. 魚雷戰(zhàn)斗部裝藥特點(diǎn)與發(fā)展[J]. 水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào), 2018, 26(1): 10-15.

2017-06-27;

2017-12-26.

魯忠寶(1978-), 男, 碩士, 高級工程師, 主要從事水中兵器戰(zhàn)斗部的研究與設(shè)計(jì).