邹 勇，胡国怀，周喻虹，刘廷国

(1 国防科技大学空天科学学院， 长沙 410073； 2 西安现代控制技术研究所， 西安 710065)

0 引言

高速动能导弹是精确制导与动能穿甲毁伤技术相结合的一种新型的反坦克导弹武器系统，与传统反坦克反装甲导弹相比，它依靠超高速飞行获得巨大动能，利用重金属穿甲杆战斗部，完成对装甲目标的打击。由于其对目标装甲变化不敏感，因此可有效摧毁具有主动防护系统(APS)的复合装甲、间隔装甲、反应装甲(ERA)等新型装甲目标。在威力方面，以美国的高速动能导弹为例，其巨大的动能杀伤力，甚至可以摧毁第四代主战坦克，是未来战争突破新型防护装甲的杀手锏，是名符其实的现代主战坦克的克星[1]。

在我国现有的反坦克武器装备体系中，尚无高速动能导弹武器装备，正在开展相关技术的研究工作。传统的反坦克导弹依靠战斗部装药的化学能穿透装甲，高速动能导弹属于新型毁伤机理的制导弹药，其战斗部为一个大长径比的重金属穿甲杆，它与尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯结构基本相同，因此可以认为高速动能导弹与尾翼稳定脱壳穿甲弹具有基本类似的毁伤机理[2-5]。尾翼稳定脱壳穿甲弹发射后，弹托在几十毫秒内分离，碰击目标时只有重金属穿甲弹芯，而高速动能导弹碰击目标时除重金属杆外，还存在包裹在穿甲杆外的导弹壳体、控制执行机构以及续航发动机等部件。这些部件的存在一方面会增加导弹的着靶动能，另一方面会造成穿甲杆穿甲方向倾斜、姿态改变，这些对高速动能导弹的穿甲能力造成的影响，需开展试验研究[6]。

针对以上问题，文中所涉试验采用弹道炮作为试验平台，采用相似理论设计了缩比模拟试验弹，重点研究了模拟试验弹在不带弹体和带弹体部件两种情况下对穿甲能力的影响。

1 试验方案

试验系统包括模拟试验弹、弹道炮和测试设备。试验弹为被试品，用于研究两种情况下的穿甲能力，弹道炮为发射平台，提供试验要求的中靶速度，测试设备为高速摄像机，主要测试试验弹脱壳情况、飞行姿态和中靶速度。

1.1 模拟试验弹方案

采用相似理论设计方法，设计了1#和2#两种方案的缩比模拟试验弹，试验弹外形分别如图1和图2所示，1#方案试验弹为将飞行部分缩比后的120 mm脱壳穿甲弹。2#方案试验弹是在1#方案基础上附加了相当于高速动能导弹部件缩比质量的120 mm脱壳穿甲弹，其钨合金穿甲弹芯与1#方案相同。试验弹的结构参数见表1。

图1 1#方案试验弹

图2 2#方案试验弹

方案结构参数试验弹长度/mm钨合金长度/mm飞行部分质量/kg试验弹总质量/kg1#5425151.874.862#9055155.329.02

1.2 试验现场布置方案

试验采用120 mm弹道炮平射的方法，射击距离为150 m，试验现场布置见图3。在距炮口15 m处布置高速摄像机用于拍摄试验弹的飞行姿态及脱壳情况；在距炮口40 m布置高速摄像机用于测量试验弹的飞行速度，在距目标40 m处布置两套高速摄像机用于测量试验弹的着靶速度；在弹道上适当的距离布置了10张纸靶，用于观察试验弹的章动规律。

图3 试验现场平面布置图(俯视)

2 试验结果与分析

2.1 穿甲试验结果

该试验先后共进行了上述2种方案共计7发模拟试验弹的穿甲试验，试验结果见表2。

表2 穿甲试验结果统计

001号、004号试验弹未完全脱壳，002号、007号试验弹产生了弹跳现象，其他试验弹均飞行正常。试验结果只用1#方案的003号试验弹在着靶速度1 350.1 m/s时穿透了150 mm/68°均质靶板，2#方案试验弹在相近的着靶速度时未能穿透。

2.2 极限穿透速度计算

计算模拟试验弹穿甲杆对150 mm/68°均质靶板的极限穿透速度，采用修正的De Marre公式。

Vc=k(d-0.031 63)0.5bz/(q0.5cosnα)

(1)

式中：Vc为极限穿透速度(m/s)；d为弹丸飞行部直径(dm)；b为靶厚(dm)；q为弹丸飞行部质量(kg)；α为靶板倾角((°)，垂直时为0°)；k为反映靶板的机械性能与弹头材料特征系数k=bσ，b与弹体材料有关，随弹芯材料变化而变化，σ与靶板材料性能及厚度有关且随其变化；z为随被穿靶板厚度变化的指数；

n为随α变化的指数(z，n随α变化)。

计算结果，试验弹穿甲杆对150 mm/68°均质靶板的极限穿透速度为1 085.8 m/s，可见7发试验弹的着靶速度均大于极限穿透速度。

2.3 弹体部件对穿甲能力的影响分析

003号、005号、006号试验弹的飞行过程和着靶条件满足试验要求，这3发试验弹的数据见表3，穿甲照片分别见图4～图6。由图可见，只有1#方案的003号试验弹穿透了150 mm/68°均质靶板，2#方案(005号、006号试验弹)在穿孔内有穿甲弹芯的填塞物，其穿甲入口长度和宽度均比1#方案大。造成这种结果的原因从如下两个方面来分析：

图4 003号试验弹穿甲照片

图5 005号试验弹穿甲照片

图6 006号试验弹穿甲照片

1)2#方案弹体附加部分改变了侵彻体质心与飞行弹体质心的位置关系，使弹体章动引起的翻转力矩对穿甲的影响加剧。

2)2#方案试验弹附加部分碰击靶板时，使后部弹体产生一个以碰击点为支点的向上翻转力矩。

上述两方面的共同作用导致穿甲弹芯折断，同时导致穿孔入口边沿的金属被严重撕裂飞离，使得入口尺寸增大。因此可见高速动能导弹弹体部件形成的附加重量虽然增大了着靶动能，但不利于侵彻体(穿甲杆)的穿甲。

3 结论

文中通过模拟试验研究了高速动能导弹的弹体结构件、控制执行机构以及续航发动机等部件的附加重量对穿甲能力的影响。通过相似理论设计的缩比模拟试验弹在不带弹体和带弹体部件两种情况下的穿甲试验结果及分析，说明高速动能导弹在打击装甲目标时，弹体部件虽然能增加导弹着靶动能，但对战斗部侵彻体的穿甲会带来负面影响。

因此，在高速动能导弹的结构设计中，应注重穿甲杆与弹体的连接方式，避免发动机、飞行控制器等弹体部件在碰击目标时对穿甲杆产生不利影响。