模擬測試技術(shù)在子彈藥上的應(yīng)用研究

李建強(qiáng)， 趙玉清， 安俊鑫

（豫西工業(yè)集團(tuán)有限公司，河南 南陽473000）

0 引言

常規(guī)炮彈、火箭彈、航彈在對付人員、車輛等輕型目標(biāo)時能量總量集中，趨于過毀傷。子母彈既能充分發(fā)揮毀傷有生力量的效能，又能遠(yuǎn)距離攻擊坦克防護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)--頂裝甲。因此，子母彈已成為野戰(zhàn)火炮和野戰(zhàn)火箭炮的主要彈種。以戰(zhàn)斗部殼體作母彈，內(nèi)裝多個子彈在目標(biāo)上空拋出，毀傷集群目標(biāo)的常規(guī)彈藥稱為集束彈藥。一個集束彈藥內(nèi)可以裝2到幾千枚子彈。

按配用分：可分為后裝炮子母彈、迫擊炮子母彈、火箭炮子母彈、空投子母彈。按開艙方式可分為推板推出式（又可分為前開艙、后開艙）、靠中心爆管爆開的橫向開艙方式等［1］。

在子彈藥科研、生產(chǎn)中需要考核子彈藥引信和戰(zhàn)斗部的各項性能，模擬測試技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，并且像子彈藥動破甲威力指標(biāo)只有通過模擬試驗才能考核。子彈模擬測試包括子彈的強(qiáng)度、子彈引信發(fā)火性、子彈引信保險及解除保險距離、子彈威力的模擬測試。因此，總結(jié)子彈藥模擬測試技術(shù)，并制定子彈藥模擬測試技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)很有必要。

1 子彈藥強(qiáng)度模擬測試技術(shù)

除另有規(guī)定外，子彈試驗應(yīng)符合下列環(huán)境條件：

a）溫度：16℃～30℃；

b）工房相對濕度：40%～70%；

c）風(fēng)速：小于10m／s。

1.1 中心爆管開艙的子彈藥強(qiáng)度模擬測試技術(shù)

導(dǎo)彈、制導(dǎo)火箭和遠(yuǎn)程火箭一般采用中心爆管開艙，如圖1所示。

圖1 中心爆管開艙的子母彈

子彈藥在開艙時及開艙后受到上萬個g的橫向過載、高達(dá)900m／s的存速和較大的動壓。較大的橫向過載、存速和動壓對子彈藥的彈體、穩(wěn)定帶和翼片強(qiáng)度帶來嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

導(dǎo)彈飛行試驗次數(shù)和試驗數(shù)量有限并且費(fèi)用高昂，因此必須利用模擬測試方法考核子彈藥強(qiáng)度是否滿足要求。

1.1.1 子彈藥開艙過載模擬測試方法

（1）目的

考核子彈藥在開艙過載作用下強(qiáng)度是否滿足設(shè)計要求。

（2）基本原理

用錘擊試驗的方法或用空氣擊錘試驗?zāi)M子彈藥受到的開艙過載。

（3）測試過程

這里介紹錘擊試驗方法。試驗在標(biāo)準(zhǔn)錘擊試驗機(jī)WJ233上進(jìn)行。試驗前標(biāo)定錘擊試驗機(jī)各齒的加速度值。試驗方法：將被考核的子彈藥（被試品）用輔助工具連接到錘擊試驗機(jī)的擊錘上，被試品軸線垂直于擊錘運(yùn)動方向，根據(jù)子彈藥受到的開艙過載，確定錘擊試驗機(jī)的齒數(shù)，釋放擊錘，擊錘撞擊到鐵砧上，子彈藥受到相當(dāng)于開艙過載的力。

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

拆開檢查產(chǎn)品零部件有無變形及變形量，引信零件不應(yīng)變形，彈體變形量應(yīng)≤0.2mm。

1.1.2 子彈藥高存速模擬測試方法

導(dǎo)彈和遠(yuǎn)程火箭子母彈開艙時的速度一般在（600～900）m／s，這么高的存速給子彈藥強(qiáng)度、飛行穩(wěn)定性和作用可靠性帶來很不利的影響。

（1）目的

考核子彈藥在高存速開艙情況下的強(qiáng)度。

（2）基本原理

一般用模擬發(fā)射器，發(fā)射子彈藥，使其獲得高存速。模擬發(fā)射器要有足夠的強(qiáng)度，炮管要足夠長，以獲得高初速和低的后坐過載。炮管不帶膛線。

（3）測試過程

試驗條件：

a）發(fā)射藥：2號小粒黑、樟槍藥；

b）射角：0°～45°；

c）射擊距離≥400m；

d）目標(biāo)：中等硬度地面／水面／灌木叢／水稻田等；

e）子彈戰(zhàn)斗部：惰性裝藥戰(zhàn)斗部。

試驗方法：

將子彈套入彈托，戰(zhàn)斗部朝向炮口裝入炮膛，將帶有電點火頭的藥包裝入藥室，將藥室裝入炮膛，通電，發(fā)射子彈。

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

子彈藥應(yīng)能正常發(fā)火。

1.2 加榴炮子彈藥強(qiáng)度模擬測試技術(shù)

（1）目的

用等效模擬錘擊試驗方法，模擬加榴炮子彈藥在膛內(nèi)受到的后座過載和橫向沖擊過載，考核子彈強(qiáng)度。

（2）基本原理

等效模擬錘擊試驗方法：在錘擊試驗機(jī)上，使子彈分別受到軸向和橫向過載，過載值隨配用加榴炮的過載值定，可進(jìn)行1～5次循環(huán)試驗。

（3）測試過程

試驗在標(biāo)準(zhǔn)錘擊試驗機(jī)WJ233 上進(jìn)行。試驗前標(biāo)定錘擊試驗機(jī)各齒的加速度值。試驗方法：將被考核的子彈藥（被試品）用輔助工具連接到錘擊試驗機(jī)的擊錘上，被試品軸線分別平行、垂直于擊錘運(yùn)動方向，根據(jù)子彈藥受到的過載，確定錘擊試驗機(jī)的齒數(shù)，釋放擊錘，擊錘撞擊到鐵砧上，子彈藥受到相當(dāng)于開艙過載的力?？蛇M(jìn)行1～5次循環(huán)試驗。

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

拆開檢查產(chǎn)品零部件有無變形及變形量，引信零件不應(yīng)變形，彈體變形量應(yīng)≤0.2mm。

2 子彈藥引信模擬測試技術(shù)

2.1 子彈引信保險及解除保險距離模擬測試技術(shù)

（1）目的

考核子彈引信保險及解除保險距離。

（2）基本原理

用模擬發(fā)射器發(fā)射子彈，使子彈能夠到達(dá)引信保險及解除保險距離［2］。

（3）測試過程

子彈引信保險及解除保險距離測試方法：

用模擬發(fā)射器發(fā)射；分別在子彈引信保險及解除保險距離立靶。

發(fā)射藥：2號小粒黑；

發(fā)射藥量：××g；炮管轉(zhuǎn)速×××rpm；當(dāng)子彈配用于非旋轉(zhuǎn)彈時炮管不旋轉(zhuǎn)；子彈引信裝在假子彈戰(zhàn)斗部上試驗。

模擬發(fā)射器如圖2所示。

圖2 模擬發(fā)射器

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

在保險距離上立靶，子彈引信不許靶前、靶上炸，在解除保險距離上立靶，應(yīng)靶上炸或落地炸。

保險距離測試子彈引信不允許空炸，解除保險測試中允許空炸1發(fā)。

2.2 子彈引信發(fā)火率模擬測試技術(shù)

（1）目的

考核子彈引信發(fā)火率是否滿足指標(biāo)。

（2）基本原理

用模擬發(fā)射器發(fā)射子彈藥，使子彈藥獲得后坐力、離心力以及速度。

（3）測試過程

子彈引信發(fā)火率測試條件：

a）模擬發(fā)射器，轉(zhuǎn)速（×××±100）rpm，當(dāng)子彈配用于非旋轉(zhuǎn)彈時炮管不旋轉(zhuǎn)，發(fā)射藥：2號小粒黑××g；

b）射角：0°～45°；

c）射擊距離（185～400）m；

d）目標(biāo)：中等硬度地面／水面／灌木叢／水稻田等；

e）子彈戰(zhàn)斗部：惰性裝藥戰(zhàn)斗部。

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

在回收率不低于85%的前提下，置信度為0.90時，子彈引信對中硬度目標(biāo)（中硬度目標(biāo)指子彈拋撒落地后，包括穩(wěn)定裝置在內(nèi)的子彈整體不能完全沒入目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)的目標(biāo)，如中等硬度地面、卵石地等）的綜合發(fā)火可靠度置信下限為××；對軟目標(biāo)（軟目標(biāo)指子彈拋撒落地后，包括穩(wěn)定裝置在內(nèi)的子彈整體可完全侵入目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)的目標(biāo)，如水稻田、灌木叢、松軟初耕 地、厚雪等）的綜合發(fā)火可靠度置信下限為××。

2.3 子彈風(fēng)洞試驗

（1）目的

進(jìn)行速度（0～60）m／s吹風(fēng)試驗，考核子彈以平衡落速穩(wěn)定下落過程中的子彈落姿；進(jìn)行（30～400）m／s吹風(fēng)試驗，考核子彈發(fā)電機(jī)工作特性；進(jìn)行（300～1 100）m／s風(fēng)動試驗，考核拋撒段子彈藥飛行姿態(tài)和穩(wěn)定機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。

（2）基本原理

用夾具裝夾子彈，壓縮空氣以一定的速度流過子彈，使子彈獲得相對速度。

（3）測試過程

空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，經(jīng)過管道流過儲氣罐，利用水銀柱測得儲氣罐流出的氣流速度，裝有子彈的夾具放置于儲氣罐氣流出口處，使子彈獲得相對速度。

簡易風(fēng)洞試驗裝置，如圖3所示。

圖3 簡易風(fēng)洞試驗裝置

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

a）考核子彈在一定速度下是否解除保險，若解除保險，則合格；

b）考核子彈在一定速度下的強(qiáng)度和子彈姿態(tài)以及穩(wěn)定性；若穩(wěn)定裝置不損壞，則強(qiáng)度合格；若子彈攻角小于30°，則子彈姿態(tài)以及穩(wěn)定性滿足要求；

c）考核發(fā)電機(jī)的工作特性。若發(fā)電機(jī)電量滿足要求則合格。

3 子彈藥威力模擬測試技術(shù)

3.1 動破甲威力

（1）目的

考核子彈的動破甲威力。

（2）基本原理

用模擬發(fā)射器發(fā)射子彈藥，使子彈藥獲得后坐力、離心力以及著靶速度［3］。

（3）測試過程

動破甲威力試驗方法：

a）模擬發(fā)射器轉(zhuǎn)速（×××±100）rpm，當(dāng)子彈配用于非旋轉(zhuǎn)彈時炮管不旋轉(zhuǎn)，發(fā)射藥：2號小粒黑×g；

b）法向角：0°、12.5°和25°，測試樣本應(yīng)平均分配；

c）射擊距離45m±3m；

d）主靶板：××mm 厚均質(zhì)裝甲鋼板，后效板：10mm 厚Q235鋼板；

e）主靶板與第一層后效板間距50mm，后效板間距10mm；

f）子彈戰(zhàn)斗部配用改裝的子彈引信。

動破甲威力試驗，如圖4所示。

圖4 動破甲威力試驗

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

法向角不大于25°、著靶速度為子彈平衡落速的條件下，按照GJB140-1986的要求，能夠穿透××mm 厚的均質(zhì)裝甲鋼主靶板和1層10mm厚的Q235鋼后效板。

3.2 靜破甲后隨進(jìn)效能模擬測試技術(shù)

（1）目的

考核子彈藥的靜破甲后隨進(jìn)效能。

（2）基本原理

模擬真實子彈射流靜破甲，子彈射流垂直穿透××mm 厚的均質(zhì)裝甲鋼板后，評定在靶后1m處的殺傷能力。

（3）測試過程

a）子彈戰(zhàn)斗部配改裝起爆子彈引信；

b）試驗應(yīng)使用隨進(jìn)效能專用試驗裝置，被試子彈應(yīng)垂直放在主靶板上端面試驗裝置的中心位置；

c）浸有汽油、柴油的棉紗團(tuán)對角放置，棉紗放置應(yīng)占滿由相鄰兩塊五合板與半徑為250mm內(nèi)切圓所圍成的面積；

d）用塑料導(dǎo)爆索和專用起爆器起爆子彈。

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

爆轟能量綜合效應(yīng)至少能破壞××塊五合板（即產(chǎn)生貫穿性裂紋）；

4塊五合板穿孔數(shù)不少于××個；

穿透1.5mm 厚Q235鋼板的殺傷元不少于××個；能引燃易燃物。

分項統(tǒng)計試驗結(jié)果，若第一樣本試驗不合格時，允許試驗第二樣本，兩個樣本試驗結(jié)果連續(xù)計算，第一樣本合格的項目即視為該項合格。

4 用小火箭模擬制導(dǎo)火箭和導(dǎo)彈的飛行模擬試驗

（1）目的

考核子彈的強(qiáng)度和發(fā)火性。

（2）基本原理

將子彈裝入模擬火箭彈，模擬火箭彈在達(dá)到規(guī)定的速度和高度時，時間引信作用，引爆中心爆管，使子彈獲得需要的速度。

（3）測試過程

122mm 模擬火箭彈是具有中心爆管的122mm火箭彈，將子彈裝入122 mm 模擬火箭彈，發(fā)射122mm 模擬火箭彈，在達(dá)到規(guī)定的速度和高度時，時間引信作用，引爆中心爆管，拋撒子彈，子彈獲得需要的速度，向地面運(yùn)動，落地發(fā)火。用122 mm 模擬火箭彈可以模擬（300 ～1 100）m／s的開艙速度和（200～5 000）m 的開艙高度。

（4）評定標(biāo)準(zhǔn)

子彈強(qiáng)度滿足要求，子彈發(fā)火率滿足指標(biāo)要求。

5 結(jié)論及建議

在子彈藥科研、生產(chǎn)中用模擬試驗考核子彈藥引信和戰(zhàn)斗部的各項性能如子彈的強(qiáng)度、子彈引信發(fā)火性、子彈引信保險及解除保險距離、子彈威力技術(shù)成熟，方法簡單，能夠模擬子彈藥的實際環(huán)境，并且經(jīng)過實踐考驗，因此，建議制定子彈藥模擬測試技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)很有必要，并引用以上測試方法。

［1］ 趙玉清.子彈發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］.探測與控制學(xué)報，2013，35（3）：1-7.

［2］ GJB 4024-2000.炮用子母彈定型試驗規(guī)程［S］.2000.

［3］ GJB 5140-2002.子母彈子彈通用規(guī)范［S］.2002.