反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢

李俊龍， 李本勝， 王晶禹， 張 亮, 王永衡

(1. 重慶紅宇精密工業(yè)有限責(zé)任公司，重慶 壁山 402760; 2.中北大學(xué)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051)

1 引 言

戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈(Tactical Ballistic Missile， TBM)是一種常規(guī)的高效進(jìn)攻武器，它不僅具有飛行速度高，飛行時(shí)間短，射程遠(yuǎn)，彈頭易損性小(如彈頭用蒙皮防護(hù)，易損面積小)，雷達(dá)散射面積小，突防措施多(如隱身，真假彈頭)等特點(diǎn)，而且TBM還能夠攜帶許多不同類型的有效載荷(如高能炸藥、化學(xué)藥劑、生物藥劑、核裝藥、子炸彈和子彈藥等)，它的這些特點(diǎn)極大地提高了自身在戰(zhàn)爭環(huán)境中的生存能力，成為很難對(duì)付的空中目標(biāo)，因而被認(rèn)為是威脅性最大的攻擊性武器之一，也越來越受到各國的重視[1]。

相應(yīng)地，由于TBM對(duì)各國都具有極大的威脅，為了保護(hù)自身的空中領(lǐng)域，世界各國都開始積極研究反TBM武器防御系統(tǒng)，而在反TBM武器防御系統(tǒng)中，戰(zhàn)斗部技術(shù)是反導(dǎo)武器系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，且戰(zhàn)斗部是其唯一的有效載荷和殺傷源，所以反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)也成了各國研究的重點(diǎn)對(duì)象，但隨著TBM技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，戰(zhàn)斗部很難一次性將TBM徹底摧毀，而只能對(duì)其中的高能炸藥子彈藥、化學(xué)子彈藥或小型生物炸彈實(shí)施部分打擊或損傷，這致使遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)已不能滿足反導(dǎo)需求，所以迫切需要大力發(fā)展新型反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)，以提高對(duì)來襲TBM的攔截概率或徹底摧毀TBM[2]。

因此，研究新型反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)，對(duì)提高防空反導(dǎo)作戰(zhàn)效果和提高在戰(zhàn)爭中的主動(dòng)權(quán)，有著非常重要的意義。本文從破片戰(zhàn)斗部技術(shù)、動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)、可控殺傷元戰(zhàn)斗部技術(shù)、分離戰(zhàn)斗部技術(shù)和動(dòng)能攔截器及殺傷增強(qiáng)裝置技術(shù)方面綜述了反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)的研究進(jìn)展，對(duì)存在問題和解決的技術(shù)途徑做了分析，并提出了發(fā)展新型反TBM戰(zhàn)斗部的幾點(diǎn)建議，為相關(guān)研究人員和學(xué)者提供一定的參考和借鑒。

2 反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)類型

2.1 破片戰(zhàn)斗部技術(shù)

常規(guī)反TBM戰(zhàn)斗部大多采用破片戰(zhàn)斗部，最為典型的是俄羅斯C-300B、C-400系列和美國PAC-2導(dǎo)彈，但常規(guī)破片戰(zhàn)斗部的破片作用于目標(biāo)方向非常有限、破片飛散密度低、破片能量利用率低等缺點(diǎn)[3]，所以人們又裝填高能炸藥、采用雙層破片(或大小破片)、結(jié)合殺傷元控制技術(shù)(在2.3節(jié)中具體闡述)使破片集中打擊目標(biāo)，并增大破片飛散角度、增加破片飛散密度、增大殺傷半徑和提高毀傷效能[4]。

在武器制導(dǎo)精度不高的情況下，可采用傳統(tǒng)的引戰(zhàn)配合方法，用一定數(shù)量的金屬破片撞擊來襲導(dǎo)彈，通常情況下，常規(guī)的爆炸破片戰(zhàn)斗部很難穿透TBM中大量子母彈和子彈藥[5]，這種戰(zhàn)斗部的侵徹破片低于戰(zhàn)斗部總質(zhì)量的一半，它只有總金屬破片質(zhì)量的5%～10%去殺傷目標(biāo)，由于浪費(fèi)了大量的破片質(zhì)量，這種戰(zhàn)斗部對(duì)子母彈的穿透能力較弱。為了在目標(biāo)附近使破片獲得較高的速度，一般將這種爆炸破片戰(zhàn)斗部的質(zhì)量比(C/M比：裝藥質(zhì)量與破片殼體質(zhì)量之比)設(shè)計(jì)為1左右。目前反導(dǎo)破片戰(zhàn)斗部大多采用破片定向飛散和大飛散角破片戰(zhàn)斗部的形式，如俄羅斯C-300B、美國的PAC-2導(dǎo)彈等[6]。

在武器制導(dǎo)精度相對(duì)較高的情況下，可以將破片戰(zhàn)斗部與近距離脫靶戰(zhàn)斗部技術(shù)相結(jié)合。近距離脫靶戰(zhàn)斗部技術(shù)結(jié)合了質(zhì)量聚焦戰(zhàn)斗部效應(yīng)和精確直接打擊導(dǎo)彈技術(shù)。與傳統(tǒng)戰(zhàn)斗部相比，它裝填了更少的高能炸藥(相對(duì)較低的C/M比)，但它的大部分質(zhì)量都成了高密度侵徹破片，在目標(biāo)方向可以形成高密度拋射破片幕，這種戰(zhàn)斗部提高了在目標(biāo)方向上的有效金屬破片數(shù)量，具有更加有效的毀傷能力[6-7]。

破片戰(zhàn)斗部的爆破作用效果隨著高度的增加而急劇下降，其殺傷方式一般屬于低層點(diǎn)防御系統(tǒng)，所以更適應(yīng)于在大氣層內(nèi)攔截彈道末段飛行的TBM和在助推段飛行的TBM[8]。目前，單純的破片戰(zhàn)斗部很難再將TBM徹底摧毀，而應(yīng)結(jié)合不同的戰(zhàn)斗部技術(shù)使殺傷元在TBM易損部位實(shí)現(xiàn)定向聚焦式的高密度侵徹打擊。

2.2 動(dòng)能桿(KE-rod)戰(zhàn)斗部技術(shù)

國內(nèi)外采用動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)攔截TBM最為典型的是俄羅斯P-77及P-737、美國AIM-9L及AIM-120和中國PL-12導(dǎo)彈?，F(xiàn)目前，采用動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)攔截TBM的大部分是連續(xù)桿式戰(zhàn)斗部、離散桿式戰(zhàn)斗部和定向動(dòng)能桿式戰(zhàn)斗部。采用動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)具有有效質(zhì)量高、切割效應(yīng)顯著，且大質(zhì)量高密度桿條能夠穿透加固的TBM防護(hù)層，毀傷威力高等優(yōu)點(diǎn)[9]。

盡管動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于TBM目標(biāo)機(jī)動(dòng)性越來越好，飛行速度越來越高，常規(guī)破片戰(zhàn)斗部、連續(xù)桿式戰(zhàn)斗部也暴露出很多弱點(diǎn)(如殺傷元速度低，切割能力有限，引戰(zhàn)配合要求高等)，這使得它們只適用于脫靶量較小、目標(biāo)尺寸較大的情況，因此這些缺點(diǎn)限制了其發(fā)展。與連續(xù)桿式戰(zhàn)斗部相比較而言，離散桿式戰(zhàn)斗部具有桿速高和殺傷有效區(qū)域大的特點(diǎn)；與破片戰(zhàn)斗部相比較而言，它具有殺傷元素質(zhì)量大，殺傷效率高，對(duì)空中目標(biāo)的切割能力強(qiáng)和破壞力大等特點(diǎn)。因此俄、美等國家目前已經(jīng)從破片戰(zhàn)斗部、連續(xù)桿式戰(zhàn)斗部發(fā)展到以離散桿式、定向動(dòng)能桿式為主的防空反導(dǎo)戰(zhàn)斗部[10-11]。

研究人員為了將破片戰(zhàn)斗部技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，研究了反TBM的串聯(lián)戰(zhàn)斗部，它的前級(jí)為破片飛散戰(zhàn)斗部，后級(jí)為動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部，它既實(shí)現(xiàn)了破片對(duì)TBM防護(hù)層和子彈藥的穿孔毀傷，又實(shí)現(xiàn)了桿條對(duì)TBM的切割毀傷，其綜合毀傷效能明顯提高，是一種典型反TBM復(fù)合技術(shù)的高效毀傷戰(zhàn)斗部[1, 12]。因此，加強(qiáng)戰(zhàn)斗部復(fù)合技術(shù)的研究也將成為發(fā)展反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)的趨勢之一，它可以使戰(zhàn)斗部具有不同的毀傷機(jī)理，完成對(duì)TBM的復(fù)合毀傷。

2.3 可控殺傷元戰(zhàn)斗部技術(shù)

就反TBM戰(zhàn)斗部而言，可控殺傷元戰(zhàn)斗部技術(shù)顯得日趨重要，目前也受到世界各國的大力研究，它可以充分利用毀傷元的數(shù)量、質(zhì)量和殺傷區(qū)控制，以達(dá)到對(duì)目標(biāo)的最大毀傷程度?？煽貧獞?zhàn)斗部技術(shù)大致可分為戰(zhàn)斗部起爆方式控制技術(shù)和戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)控制技術(shù)兩大類，但通常也將兩種技術(shù)相互結(jié)合。

2.3.1 戰(zhàn)斗部起爆方式控制技術(shù)

控制戰(zhàn)斗部中的起爆點(diǎn)、起爆點(diǎn)數(shù)量、起爆點(diǎn)方位和起爆方式，可以控制殺傷元的飛散方向及戰(zhàn)斗部的殺傷區(qū)域，也可以從一定程度上使殺傷元的速度、質(zhì)量、密度等在一定方向達(dá)到增益效果。最為典型的有，通過線性起爆方式來實(shí)現(xiàn)速度增益的戰(zhàn)斗部(Velocity Enhanced Warhead )和通過起爆方式來實(shí)現(xiàn)爆炸變形的質(zhì)量聚焦戰(zhàn)斗部(Mass Focused Warhead)[13]，如圖1所示。圖2為通過控制起爆點(diǎn)、起爆點(diǎn)數(shù)量及起爆點(diǎn)方位來控制殺傷元的飛散方向，以實(shí)現(xiàn)殺傷元飛散的角度分辨(殺傷元的定向飛散)[3, 14-15]。

圖1速度增益戰(zhàn)斗部(左)和質(zhì)量聚焦戰(zhàn)斗部(右)示意圖[13]

Fig.1Schematic diagram of the velocity enhanced warhead (left) and mass focused warhead (right)[15]

為了實(shí)現(xiàn)殺傷元向目標(biāo)方向的定向飛散，研究人員采用了爆炸邏輯網(wǎng)絡(luò)、爆炸箔起爆器(EFI)或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等方式起爆戰(zhàn)斗部，通過同步起爆、分時(shí)起爆、異形起爆(偏心起爆)、點(diǎn)起爆、面起爆或可編程彈藥箱(PIOS)系統(tǒng)整體可選擇起爆等方式實(shí)現(xiàn)了殺傷元在一定方向上的增益效果[15-19]。由于TBM的子彈藥大多成圓錐形放置，所以控制殺傷元在殺傷區(qū)的飛散形狀可以從一定程度上增強(qiáng)對(duì)TBM中子彈藥的毀傷效果。德國的M. Held[3, 20]教授采用了偏心起爆和內(nèi)部裝藥變形方式實(shí)現(xiàn)了殺傷元的橢圓飛散分布，如圖3所示，通過起爆技術(shù)來控制殺傷場的飛散形狀可以充分利用殺傷元，增強(qiáng)殺傷元對(duì)TBM不同易損部位的毀傷效果。目前，起爆控制技術(shù)還需要提高時(shí)序的精確控制(同步起爆和分時(shí)起爆)及系統(tǒng)的可靠性，并進(jìn)一步解決起爆系統(tǒng)小型化、通用化及集成一體化等問題。

圖2 不同起爆點(diǎn)數(shù)量和起爆點(diǎn)方位實(shí)現(xiàn)殺傷元定向飛散的示意圖[15]Fig.2 Schematic diagram of the lethal element directional distribution which has been completed by the different initiation number and position[15]

a. eccentric initiations b. internal charge deformation

圖3通過偏心起爆和內(nèi)部裝藥變形實(shí)現(xiàn)可控殺傷元的橢圓飛散示意圖[3]

Fig.3Schematic diagram of the steerable ellipses distribution completed by eccentric initiations and internal charge deformation[3]

2.3.2 戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)控制技術(shù)

雖然戰(zhàn)斗部起爆方式對(duì)毀傷元的飛散方向有著明顯的影響，但其影響程度也非常有限，最主要的還是戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)對(duì)毀傷元飛散方向的影響，如常見的馬鞍形聚焦戰(zhàn)斗部和腰鼓形飛散戰(zhàn)斗部等。為了提高對(duì)TBM的毀傷能力，最近幾年，國內(nèi)外又發(fā)展了一些可變形戰(zhàn)斗部、破片芯式戰(zhàn)斗部、可瞄準(zhǔn)戰(zhàn)斗部、雙聚焦、三聚焦戰(zhàn)斗部和聚焦與飛散相結(jié)合的戰(zhàn)斗部[21-25]，下面將具體介紹一些針對(duì)反TBM的新型戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)。

早在2001年，德國的M. Held[26-27]教授就對(duì)可控殺傷元素(單殺傷元素和多殺傷元素)毀傷做了理論和試驗(yàn)研究。最為典型的就是可瞄式毀傷增強(qiáng)器(Accelerated Lethality Enhancer)，采取了在殺傷元素周圍布置可進(jìn)行選擇拋射的楔形裝藥方法，這些拋射炸藥段通常是小炸藥裝藥。選擇目標(biāo)方向所在的扇形區(qū)域(可達(dá)到的方位角分辨率為12°)，拋射出相應(yīng)的炸藥段，然后剩下區(qū)域內(nèi)的炸藥段，在延遲幾百微妙后，也將被引爆。圖4為可瞄式單殺傷元素毀傷增強(qiáng)器(Aimable Mono Hitile)的簡圖，其方位角分辨率可達(dá)12°，在單殺傷元素的周圍有30個(gè)可以獨(dú)立引爆(通過EFI起爆)的小炸藥裝藥。它們可以再20 μs內(nèi)，以200 m·s-1的速度拋射出炸藥段，不穩(wěn)定時(shí)間小于±1 μs。圖5a為可瞄式多殺傷元素毀傷增強(qiáng)器(Multi Hitiles)的簡圖，多殺傷元素用單個(gè)質(zhì)量為1 kg的18根獨(dú)立的桿取代了20 kg重的單塊排列在毀傷增強(qiáng)器的中心。通過外部裝藥段的爆轟，殺傷元素群形成自然散步。如果希望獲得徑向更大的拋散面積，則可以通過引爆排列在多殺傷元素毀傷增強(qiáng)器軸上的內(nèi)部炸藥裝藥來實(shí)現(xiàn)(如圖5b)。如果不希望在徑向獲得更大的拋散面積，則此散布裝藥將被一個(gè)小的炸藥裝藥拋射推出。通過起爆軸上徑向散布裝藥(徑向拋射裝藥約為140 g)，毀傷增強(qiáng)器外部排列的12個(gè)殺傷元素可獲得90 m·s-1的速度，6個(gè)內(nèi)部排列的殺傷元素可獲得60 m·s-1的速度，理想情況下，這些殺傷元素基本可以覆蓋靶面。

圖4可瞄式單殺傷元素毀傷增強(qiáng)器簡圖[26]

Fig.4Diagram of the aimable mono hitiles lethality enhancer[26]

a. aimable multi hitiles lethality enhancer b. ejection device

圖5可瞄式多殺傷元素毀傷增強(qiáng)器及其徑向拋射裝置圖[26]

Fig.5Diagram of the aimable multi hitiles lethality enhancer and its ejection device for radial dispersion[26]

同時(shí)， M Held[3, 5, 21, 28]也對(duì)打擊TBM戰(zhàn)斗部的不同部位和毀傷TBM中子彈藥的百分比及毀傷程度進(jìn)行詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)TBM中部進(jìn)行打擊的毀傷效果最好，如圖6所示。P W Doup[29]還對(duì)TBM受到打擊后，存活子彈藥(未完全摧毀)對(duì)地面的毀傷效果做了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)存活子彈藥對(duì)地面的毀傷區(qū)域與子彈藥的分布密切相關(guān)。早在2002年，美國導(dǎo)彈國防部和雷神(Raytheon)公司[29-30]就采用SPHINX爆炸動(dòng)力學(xué)和PEELS(Parametric Endo/Exo atmospheric Lethality Simulation)對(duì)TBM不同撞擊位置做了大量的數(shù)值模擬研究。

圖6TBM的不同打擊部位及毀傷程度示意圖[28]

Fig.6Diagram of the different kill position and damage extent[28]

為了進(jìn)一步提高對(duì)TBM的毀傷能力，M. Held[31]將起爆方式控制技術(shù)與戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)控制技術(shù)相結(jié)合，研究了一種毀傷增強(qiáng)器(Lethality Enhancer for Elliptical Patterns)，如圖7所示，可以通過控制起爆方式來實(shí)現(xiàn)殺傷元的橢圓飛散分布。

圖7一種毀傷增強(qiáng)器示意圖[31]

Fig.7Diagram of a lethality enhancer[31]

為了降低引戰(zhàn)配合的難度，研究人員[6, 32]研究了一種可瞄動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部技術(shù)，它將戰(zhàn)斗部70%～80%的總質(zhì)量(C+M)作為金屬侵徹體，由于KE桿戰(zhàn)斗部的C/M比較小，所以將在目標(biāo)方向展開所有桿條(戰(zhàn)斗部包括了272個(gè)鎢桿)，并以較低的拋射速度發(fā)射桿條幕。這種戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)可以降低引信需求，允許大范圍誤差。特別地，當(dāng)選擇和起爆不同的炸藥段時(shí)，拋射角可以在25°到75°之間變化。通過選擇起爆不同的炸藥段可以得到所期望的拋射角(相鄰炸藥段之間用交替防護(hù)來分開，避免發(fā)生早爆或殉爆)，以獲得最大的毀傷效果。當(dāng)脫靶距離較大時(shí)，可以將致密的高密度桿條束朝著目標(biāo)方向展開(以降低桿條速度和打擊密度為代價(jià))而打擊TBM； 當(dāng)達(dá)到近距離脫靶量時(shí)，可以將拋射體和桿條快速展開而撞擊TBM(殺傷元覆蓋整個(gè)載荷)，其戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)見圖8所示。

圖8一種可瞄動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)圖[6]

Fig.8Schematic diagram of an aimable KE-rods warhead[6]

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)TBM的迎面攻擊，控制動(dòng)能桿殺傷元的傘式展開(unfolded umbrella)飛散，Wang Shushan[33]等人研究了一種向前攔截中空圓柱裝藥戰(zhàn)斗部，還對(duì)動(dòng)能桿初始速度建立了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在不考慮端面效應(yīng)和稀疏波效應(yīng)的情況下，計(jì)算結(jié)果隨著中空直徑的增加而更接近于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但相對(duì)誤差也隨著增加，其結(jié)構(gòu)和實(shí)物圖如圖9所示。

Zhang Shou-qi[34]等人還研究了一種采用迎面攻擊(head-on-attack)方式反TBM的桿條式戰(zhàn)斗部，通過控制裝藥密度和沖擊波衰減程度來實(shí)現(xiàn)殺傷元的向前飛散，從而得到理想的桿條分布密度，當(dāng)毀傷半徑增加到3 m時(shí)，桿條的分布密度仍然可以高達(dá)33條/m2。與傳統(tǒng)HTK(hit-to-kill)戰(zhàn)斗部比較而言，這種桿式反TBM戰(zhàn)斗部的殺傷半徑增加了近10倍，采用合適的引戰(zhàn)配合，可以增加戰(zhàn)斗部的打擊概率，其結(jié)構(gòu)如圖10所示。

a. structure diagramb. experimental diagram

圖9一種向前攔截中空圓柱裝藥動(dòng)能桿式戰(zhàn)斗部[33]

Fig.9An forward interception KE-rods warhead with the hollow cylindrical charge[33]

圖10桿條式反TBM戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)圖[34]

1—?dú)んw, 2—前蓋, 3—桿條, 4—聚氨酯泡沫, 5—裝藥管, 6—后端蓋

Fig.10Schematic diagram of the anti-TBM warhead using rods[34]

1—case, 2—front cap, 3—rods, 4—polyurethane foam, 5—charge pipe, 6—rear cap

為了研究殺傷元的飛散方向， Lloyd.Richard M[8]和Held.M.[5]等人還研究了均向卷式戰(zhàn)斗部

(Isotropic Jellyroll Warhead)、螺旋卷式戰(zhàn)斗部(Spiral Jellyroll Warhead)和均向可瞄式戰(zhàn)斗部(Aimable/Isotropic Mode Warhead)，并對(duì)桿條式殺傷元的飛散區(qū)域、速度梯度和著靶密度進(jìn)行了研究，其結(jié)構(gòu)如圖11所示。Slobodan Jaramaz[35]還給出了芯式戰(zhàn)斗部和均向卷式戰(zhàn)斗部動(dòng)能桿速度的計(jì)算公式。

這些戰(zhàn)斗部都結(jié)合了可控殺傷元技術(shù)研究了動(dòng)能桿殺傷元的飛散方向和殺傷區(qū)域，它能使動(dòng)能桿殺傷元向著目標(biāo)方向匯聚，增加了桿條在目標(biāo)方向的打擊密度，提高了桿條對(duì)目標(biāo)的殺傷能力； 同時(shí)，研究人員也研究了雙層(或多層)可控離散桿戰(zhàn)斗部技術(shù)[12]，它是在戰(zhàn)斗部內(nèi)預(yù)置內(nèi)外兩層桿條，并分別與戰(zhàn)斗部軸線成一定角度，爆炸驅(qū)動(dòng)后，控制桿條的旋轉(zhuǎn)飛散方向，使內(nèi)外兩層桿條分別獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)飛散，在特定距離處，形成相互獨(dú)立交叉分散的雙層離散桿，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的連續(xù)交叉切割，切割密度高，對(duì)小目標(biāo)也能產(chǎn)生很好的切割毀傷，毀傷效率也有所提高。據(jù)相關(guān)資料表明[2, 11]，通過殺傷元控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)殺傷元定向飛散的定向動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部對(duì)TBM的切割效應(yīng)顯示出更高的摧毀性能，這是由于戰(zhàn)斗部不對(duì)稱定向動(dòng)能桿殺傷元向目標(biāo)方向上的集束匯聚效果所致。

綜上所述，為了更加完全摧毀TBM，不僅應(yīng)該對(duì)TBM進(jìn)行易損性分析，建立起比較完善的模擬仿真數(shù)據(jù)庫，還應(yīng)該發(fā)展一些專門針對(duì)TBM的可調(diào)戰(zhàn)斗部，它可以通過可控殺傷元戰(zhàn)斗部技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型的TBM以及TBM的易損部位進(jìn)行有選擇性的打擊，這樣可以大幅提高對(duì)TBM的毀傷概率，而可控殺傷元戰(zhàn)斗部技術(shù)通常結(jié)合了戰(zhàn)斗部起爆方式控制和戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)控制，所以發(fā)展反TBM戰(zhàn)斗部復(fù)合技術(shù)將是未來的一大趨勢，但其難點(diǎn)在于戰(zhàn)斗部集成技術(shù)，它需要解決在戰(zhàn)斗部有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理分配。

a. isotropic Jellyroll Warheadb. spiral Jellyroll Warheadcc. aimable/Isotropic Mode Warhead

圖11具有不同設(shè)計(jì)概念的反TBM動(dòng)能桿戰(zhàn)斗部示意圖[8, 35]

Fig.11Schematic diagram of the anti-TBM kinetic energy rod warhead with different design concepts[8, 35]

2.4 分離戰(zhàn)斗部技術(shù)

為了穿透加固的TBM防護(hù)層和徹底摧毀TBM中的子彈藥，研究人員[6, 32]研究了一種新型的分離戰(zhàn)斗部技術(shù)。這種戰(zhàn)斗部包含了小的推進(jìn)器，它通過推進(jìn)室提供燃料，推進(jìn)器將戰(zhàn)斗部推向預(yù)先決定的脫靶距離，然后再將桿條(桿條以連續(xù)層包裹在戰(zhàn)斗部上)慢慢地展開，在來襲TBM前面，拋射體產(chǎn)生高密度桿條幕或桿條云。在分離戰(zhàn)斗部上的推進(jìn)室是用來加速整個(gè)戰(zhàn)斗部到預(yù)定的脫靶距離，這時(shí)候，將破片層緩慢地展開，產(chǎn)生出一系列的沖擊波和破片層來打擊TBM的有效載荷。理想狀態(tài)下，首先讓第一個(gè)沖擊波和破片層產(chǎn)生爆炸毀傷和破片撞擊去毀傷TBM，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)沖擊波產(chǎn)生的毀傷效應(yīng)(沖擊波毀傷、破片撞擊和殘骸體等)幾乎消失以后，被延滯的第二個(gè)沖擊波和破片層再去毀傷TBM，當(dāng)?shù)诙€(gè)殘骸沖擊波遠(yuǎn)離TBM載荷時(shí)，被延滯的第三個(gè)沖擊波和破片層再去毀傷TBM。整個(gè)過程是通過推進(jìn)器加速戰(zhàn)斗部到目標(biāo)前面的適當(dāng)點(diǎn)，分時(shí)起爆戰(zhàn)斗部，并讓戰(zhàn)斗部多次毀傷TBM目標(biāo)，以達(dá)到對(duì)TBM的徹底摧毀。分離戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)圖和作用原理圖見圖12所示。

圖12分離戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)及其作用原理圖[6]

Fig.12Diagram of the jettison warhead and the corresponding action principle[6]

分離戰(zhàn)斗部技術(shù)不僅具有形成多個(gè)殺傷場的能力，而且還具有多次打擊TBM的能力，可以彌補(bǔ)常規(guī)戰(zhàn)斗部不能徹底摧毀TBM的缺點(diǎn)，是未來發(fā)展反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)的新趨勢之一，但它對(duì)制導(dǎo)精度、戰(zhàn)斗部分離后飛行姿態(tài)的控制及起爆時(shí)序的控制要求非常高，還需要解決戰(zhàn)斗部之間的分離技術(shù)、隔爆技術(shù)及系統(tǒng)集成技術(shù)等一系列問題。

2.5 動(dòng)能攔截器及殺傷增強(qiáng)裝置技術(shù)

最先發(fā)展動(dòng)能攔截器及殺傷增強(qiáng)裝置技術(shù)的是美國，它的反TBM攔截器普遍采用了直接碰撞動(dòng)能殺傷方式，自1983年開始，美國已經(jīng)發(fā)展了三代不同技術(shù)水平的動(dòng)能攔截器KKV(kinetic kill vehicle)，如表1所示。直接碰撞殺傷方式主要靠攔截本身與目標(biāo)彈頭高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的直接碰撞動(dòng)能來摧毀目標(biāo)，它通常分為純直接碰撞方式和直接碰撞增強(qiáng)殺傷方式。如美國的高層區(qū)域防御系統(tǒng)(THAAD)，通常就是采用直接碰撞動(dòng)能殺傷目標(biāo)，該武器系統(tǒng)制導(dǎo)精度要求較高，由于KKV省略了引信和高能炸藥戰(zhàn)斗部，既減輕了質(zhì)量又提高了安全可靠性，KKV還具有體積小、質(zhì)量輕、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、直接命中等特點(diǎn)，使之成為新型的防空反導(dǎo)武器[36-39]。

圖13上層尋的殺傷增強(qiáng)器[31]

Fig.13The HOE lethal enhanced device[31]

表1美國KKV技術(shù)發(fā)展歷程[36-37]

Table1The development history of the KKV technology at American[36-37]

HOEERISTHAADLEAPMEADUSAyearinthe1980sintheearly1990sinthelate1980sintheearly1990sinthelate1990skillmodetetheredreticularLEDtetheredoctagonalLEDsingledirectcollisionKKVsingledirectcollisionusinghighdensitytungstenrodsmicrowavesubmunitionKKVsize thediameterofLEDis3m,thelengthofKKVis1.45mthediameterofKKVis0.34m,thelengthisabout2mthediameterofKKVis0.25m,lengthis0.56mlaidseveraltensLEDsinacabinKKVmass145kg60kg18kg25kgapplicationareainterceptsingletargetathighaltitudeinterceptsingletargetathighaltitudeinterceptsingletargetathighaltitudetheexoatmosphoricSM-3navymissileinterceptmultitargetwarheadoutsidetheexoatmosphere

圖14多環(huán)/多梯度破片殺傷元飛散圖[38]

Fig.14Diagram of the multi-ring/multi-gradient fragment lethal element distribution[38]

對(duì)殺傷元拋撒而言，其重點(diǎn)在于精確控制不同重量的殺傷快在散步過程中所形成帶有速度梯度的均勻殺傷場，它需要深入考慮不同重量殺傷塊的整個(gè)拋撒形成過程，包括拋撒時(shí)序、拋撒姿態(tài)、拋撒藥和藥量的選擇及殺傷元飛行姿態(tài)等問題。

相關(guān)資料表明[1, 26]，美國彈道防御體系中陸基攔截器(GBI)裝備了外大氣層殺傷器(EKV)，如圖15所示，EKV采取直接碰撞(HTK)方式攔截目標(biāo)。由洛馬公司研制的多殺傷器(MKV)能夠裝備在陸基中段防御(GBMD)系統(tǒng)中的眾多攔截彈上，如GBI、KEI和SM-3(Block IIA)等，它由殺傷器(KV)和運(yùn)載器(CV)組成。每個(gè)小型的殺傷器KV重約2～4 kg，MKV總重20～40 kg，可對(duì)10個(gè)左右的威脅目標(biāo)進(jìn)行打擊，這種攔截器減輕了傳感器識(shí)別目標(biāo)的負(fù)載，如圖16所示。

圖15外大氣層殺傷器[26]

Fig.15Extraatmospheric kill vehicle[26]

近20年來，美國研制了多種動(dòng)能攔截器及殺傷增強(qiáng)裝置，并通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證了它的可靠性，同時(shí)美國還對(duì)高層反TBM戰(zhàn)斗部(在大氣層外攔截再入段的TBM)的LEAP殺傷器(大氣層外輕型射彈)進(jìn)行了相關(guān)研究，LEAP殺傷器是通過直接碰撞殺傷目標(biāo)的攔截器， 它曾運(yùn)用于美國“標(biāo)準(zhǔn)-3(SM-3)”等導(dǎo)彈上[1, 26, 39]。

動(dòng)能攔截器及殺傷增強(qiáng)裝置技術(shù)大多屬于大氣層外或高層區(qū)域防御系統(tǒng)，不太適合于中、低層區(qū)域攔截TBM，而爆炸破片戰(zhàn)斗部大多屬于低層點(diǎn)防御系統(tǒng)，不太適合于高層區(qū)域攔截TBM，因此，發(fā)展適合于不同區(qū)域攔截TBM的多模戰(zhàn)斗部技術(shù)將成為未來發(fā)展的又一趨勢， 它既要求戰(zhàn)斗部適合于不同空域的作戰(zhàn)環(huán)境，又要求戰(zhàn)斗部在不同的條件下具有多個(gè)爆炸輸出模型(不同空域下選擇不同的爆炸輸出模型)，還必須使戰(zhàn)斗部能一次性摧毀TBM，這對(duì)反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)也是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

圖16多殺傷器[1]

Fig.16Multiple kill vehicles[1]

2.6 其它反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)

由于TBM具有較厚防護(hù)層，而且化學(xué)、高能炸藥、核裝藥等子彈藥較多，很難對(duì)TBM實(shí)現(xiàn)徹底摧毀或完全解體，為了提高殺傷元的威力及提高摧毀化學(xué)、高能炸藥子母彈的概率，美國對(duì)含能殺傷元素進(jìn)行了相關(guān)研究，采用含能殺傷元素(含能破片或含能桿條)代替了原來的惰性殺傷元素，這種戰(zhàn)斗部可以增強(qiáng)其殺傷半徑，并對(duì)TBM內(nèi)部的含能材料具有引燃和引爆功能，可以大幅提高其殺傷威力。近幾年，研究人員為了提高破片穿透性能和增強(qiáng)殺傷效應(yīng)，基于橫向增強(qiáng)效應(yīng)穿甲彈的原理(penetrator with enhanced lateral efficiency，PELF)，將破片設(shè)計(jì)成特殊形狀的橫向增強(qiáng)小子彈用于反TBM。俄羅斯也曾將小型核戰(zhàn)斗部運(yùn)用于反TBM中的A-235攔截導(dǎo)彈之中[40-43]。所以將一些先進(jìn)戰(zhàn)斗部技術(shù)運(yùn)用于反TBM戰(zhàn)斗部上也不失為一種有益的嘗試。

3 結(jié) 論

由于新一代TBM的突防能力強(qiáng)、飛行速度快、飛行時(shí)間短、子彈藥多和干擾誘餌多等特點(diǎn)，這對(duì)新型反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)提出了更高的要求，因此發(fā)展新型反TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)對(duì)我國防空反導(dǎo)具有重大意義。多年來，美國和俄羅斯一直致力于防空反導(dǎo)技術(shù)的研究，也形成了兩種不同技術(shù)的思維模式(美國大多采用直接碰撞殺傷方式，俄羅斯大多采用了殺傷元定向殺傷方式)，其中的優(yōu)點(diǎn)也應(yīng)值得我國在防空反導(dǎo)攔截武器發(fā)展中加以借鑒。建議進(jìn)行以下研究：

(1)加強(qiáng)反TBM戰(zhàn)斗部復(fù)合技術(shù)研究，將多種反TBM技術(shù)集成于同一戰(zhàn)斗部上，實(shí)現(xiàn)多功能、多用途和不同條件下高效打擊的反TBM戰(zhàn)斗部；

(2)加強(qiáng)戰(zhàn)斗部綜合毀傷效應(yīng)研究，使殺傷元不僅對(duì)TBM具有穿孔、切割能力，還應(yīng)具有燃燒、爆炸或與TBM中高能炸藥、化學(xué)藥劑產(chǎn)生反應(yīng)的能力，使TBM喪失毀傷能力；

三是在工程建設(shè)領(lǐng)域開展的評(píng)獎(jiǎng)和示范項(xiàng)目以及鋼鐵行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品評(píng)優(yōu)活動(dòng)中，將高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用情況作為參評(píng)或獲獎(jiǎng)的條件之一，由此促進(jìn)工程建設(shè)的各參與主體使用高強(qiáng)鋼筋。

(3)由于新一代TBM防護(hù)能力的增強(qiáng)，戰(zhàn)斗部很難一次性將TBM徹底摧毀，所以應(yīng)加強(qiáng)一彈多次打擊TBM戰(zhàn)斗部技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)TBM的徹底摧毀。

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