导弹弹头的分类

导弹弹头的基本结构和分类

班级：01040901 学号：2009300411 姓名：王言

一、导弹弹头的基本结构和分类

现在的导弹几乎能对付所有种类的目标，包括人员、车辆、飞机、舰艇、工事、机场¨¨¨但对付人员的导弹未必能把坦克打坏，能打坏坦克的导弹又未必能击沉舰艇。破坏目标是靠导弹的弹头。我们要想了解什么导弹能打什么目标，就必须首先了解导弹弹头的基本结构和分类导弹毁伤目标的专用装置，我们一般称之为战斗部，是导弹的重要组成部分。 基本结构-

导弹弹头主要由壳体、战斗装药、引爆装置和保险装置组成。壳体是放置战斗装药的构件。由于战斗部的使命和承受高温、高压气流的要求不同，壳体的材料、样式也不同。杀伤爆破弹头的壳体材料一般用钢材制成。弹道导弹弹头再入大气层时，会受到高温、高压气流烧蚀，粒子云（如雨、雪、冰晶等）的侵蚀。为了保证它仍能正常工作，必须解决弹头防热问题。除选择合理的外形外，弹道导弹弹头的壳体还采用了石墨等特殊材料。 战斗装药是导弹毁伤目标的能源，有核装药、化学战剂、生物战剂、常规装药之分。 引爆装置负责让导弹弹头适时爆炸，通常分触发引信和非触发引信两大类。触发引信有瞬时引爆和延时引爆两种。非触发引信的种类则比较多，按作用原理分有时间引信、过载引信、无线电引信、激光引信、磁引信、声引信、电感引信等，也可以分为主动式引信、半主动式引信和被动式引信。现代导弹弹头为了可靠引爆，一般采用复合引信。 保险装置用于保证弹头再运输、贮存、发射和飞行时的安全，通常采用多级保险装置。战略弹道导弹的弹头根据需要，可能还装有弹头制导系统（末制导系统）、弹头姿态控制系统和突防装置。分类和导弹的分类一样，导弹弹头的分类也有很多标准。首先根据作战用途可以分为战略导弹弹头和战术导弹弹头。根据每枚导弹所携带的弹头数量，可分为单弹头和多弹头。多弹头又分为集束式、分导式、机动式3种类型。根据弹头与导弹其它部分的连接形式，可分为不分离弹头和分离弹头。巡航导弹一般都采用不分离弹头，而现代弹道导弹都采用分离弹头，以提高突防能力。根据战斗装药，弹头可以分为核弹头、化学战剂弹头、生物战剂弹头和常规弹头。导弹使用最多的还是常规弹头，而且其类型最多。我们平常所说的爆破战斗部、破甲战斗部、穿甲战斗部等，都是常规弹头。

因此下面我们就介绍一下导弹常规弹头常规弹头一般由壳体、高能炸药和引爆系统组成。壳体大多为金属壳体，也有非金属壳体。常用的高能炸药有钝化黑索金、黑梯炸药和黑梯铝炸药。有的子弹头还装有末制导系统。常规弹头毁伤目标的能量来源于高能炸药的化学能。爆炸后，这种化学能首先以高温高压气体的形势表现出来。高温高压气体急剧膨胀就会形成冲击波。利用这种爆炸冲击波的能量可以毁伤目标。如果把气体拥有的这种能量传递给其它物体，使其高速运动，就可以利用它们的动能撞击破坏目标。能够传递能量的物质很多，比如破片、金属杆液态金属、重金属等等，如何产生爆炸冲击波也有很多方式。因此常规弹头的毁伤机理虽然从基本原理上说主要是冲击波破坏和动能撞击这两种，但具体类型很多。爆破战斗部 它主要依靠爆炸产生的冲击波作用毁伤目标，因此它一般装有比较多的炸药（装填系数高）。如果它在目标外部爆炸，那么对壳体的要求只是能保证强度，以免发射时损坏，引信多采用近炸引信，或瞬时出发引信。如果需要它在目标内部爆炸，就要求壳体具有一定的硬度与合适的外形，这样在穿透目标时，弹头不会因为过分变形而影响穿透效率。

根据在目标内外爆炸的不同，爆破战斗部有时候分为内爆型战斗部和外爆型战斗部。爆破战斗部适于对付软目标、工事，特别是在水下爆炸时，由于水的密

度大，冲击波的破坏作用更大。杀伤战斗部,它在炸药爆炸后产生大量高速破片，利用它们的撞击来毁伤目标。破片产生的方法则有很多种，最简单的就是靠炸药炸裂金属壳体而随机形成自然破片。这种自然破片型杀伤战斗部的有效性最差，因为一部分爆炸能量将用于炸裂壳体，破片大小、能量也不均匀。为了使壳体更容易被炸裂，同时也为了是破片具有所需的形状和大小，可以在壳体内部预先刻制具有一定深度和图案的槽，这样就形成了半预制破片型杀伤战斗部。由于导弹发射时的加速度不高，对壳体的结构强度要求不高，所以能把预先制造好的破片用树脂黏结在一起作为弹头的壳体，或者把这些预制破片和炸药一起装在薄金属壳体内。这种预制破片型杀伤战斗部形成破片的效果最好。杀伤战斗部适于对付软目标、空中目标。破片的形状可以是立方体、球形、锥形、棒形等各种形状，重量从几克到几百克，这主要取决于目标性质。

分离杆式战斗部: 因为小破片对付空中目标时不够理想，无法破坏飞机的主要构件或衍架结构，因此产生了这种战斗部——用金属杆代替杀伤战斗部中的破片。但是长条金属杆有可能翻转并损失速度，特别是在低空中。有时候金属杆会像箭一样穿入目标， 这时就和破片没有什么差别了。

连续杆式战斗部: 为了克服分离杆式战斗部的缺点，把金属杆的端部交错连接在一起，就成了连续杆式战斗部。它爆炸后产生一个金属环向外高速运动，更容易切割目标。为了控制金属杆的方向、速度等状态，有时需要增加波成形器等部件来控制炸药爆炸后产生的爆轰波形。连续杆式战斗部适于攻击飞机等空中目标。

空心装药战斗部: 这种战斗部在炸药装药前方有一个口部朝前的轴对称形凹腔，内有药型罩。这个凹腔和药型罩一般为圆锥形，也有半球形等其他形状。战斗部引爆后， 由于凹腔周围的爆轰波形向中心会聚，金属药形罩迅速向轴线闭合，形成高速金属射流向前运动。射流前端的速度可达8 000米/秒以上，后部则较慢，大约500米/秒。这种高速金属射流能有效侵彻装甲，因此空心装药战斗部又叫聚集能穿甲战斗部或破甲战斗部。由于金属射流存在速度梯度，因此在运动过程中会不断拉长。为了让它在合适的速度状态下侵彻装甲，战斗部爆炸时距离装甲的距离非常重要，这个距离就叫做炸高。影响穿甲威力的因素除了炸高，还有装药直径、药形罩材料和结构等。

自锻破片战斗部: 如果空心装药战斗部中的凹腔很浅，或者说药形罩的锥角很大（120°～150°），就不能把药形罩压缩成液态的金属射流，而只能形成一个固态的金属体。一般把这个金属体叫做自锻弹丸或自锻破片。它的速度一般为2 000 ～3 500米/秒，形状短粗，因此穿甲能力不如空心装药战斗部产生的金属射流。但它不受战斗部是否旋转的影响，炸高对其穿甲能力影响也较小。自锻破片的穿甲能力主要取决于药形罩与装药的几何形状、性能和初始爆轰波阵面的形状等。与空心装药相比，它适于在更远的距离上攻击更薄的装甲。这种战斗部在末敏反坦克弹药、地雷上应用最多，用于攻击坦克顶装甲和底装甲。

穿甲战斗部: 依靠动能侵彻装甲的方法在导弹弹头中使用得比较少。这种战斗部一般没有炸药，但是弹体材料硬度很高，形状细长。为了保证它有足够的动能，这种战斗部只能在高速导弹中使用。

碎甲战斗部: 在这种战斗部出现以前，人们一直以为要对装甲后面的东西进行破坏就必须先将装甲打穿。碎甲战斗部的壳体一般为易变形的低碳钢，炸药一般是塑性炸药。它击中目标后，壳体快速破碎，炸药变形并粘贴到装甲上；当炸药堆积出一定面积和厚度时，弹底延时引信适时起爆；炸药爆炸产生高速压缩冲

击波穿过装甲；当这个冲击波到达装甲板背面时，由于板与空气的介质变化，它以拉伸波的形式返回；拉伸波与下一个压缩冲击波相遇后，叠加产生加强波；当加强波超过装甲板的材料强度时，便使装甲板的背面产生大块的崩落片；这些崩落片以30～130米/秒的速度飞离装甲板，对装甲后面的东西产生破坏作用。这种战斗部除了适于攻击装甲目标外，还适于攻击工事、建筑物，因为它的爆炸作用类似于爆破战斗部。

燃料空气战斗部: 这种战斗部内不装高能炸药，而是挥发性碳氢化合物的液态燃料。它引爆后，首先炸裂壳体（容器），释放燃料；燃料与空气混合，形成一定浓度的气溶胶云雾，称为燃料空气炸药；然后进行第二次引爆，燃料空气炸药爆炸，产生高温火球和高压冲击波。这种战斗部爆炸能量高，可形成分布爆炸，冲击波持续时间长、威力高、作用面积大，而且它大量消耗空气中的氧气。根据其爆炸特点，也被称为窒息弹、气浪弹、云爆弹。 由于燃料与空气的混合结果对燃料空气战斗部的效果影响较大，因此它在使用上受环境限制较大。但它在对付大面积软目标、扫雷方面非常有效。 以上介绍的只是比较简单的战斗部。实际上很多战斗部采用了多种毁伤机理，综合利用它们的优点。 杀伤/爆破战斗部: 爆破战斗部的壳体在炸裂也形成破片，而杀伤战斗部也具有一定的冲击波。把两种作用结合起来，就可能使毁伤效果更好。当然，这两种效应也会互相制约。

穿甲爆破战斗部: 它类似于内爆型战斗部，利用硬壳体侵彻装甲。但为了有效毁伤目标内部，它在侧面可能有破片，或者是空心装药。这种战斗部适于攻击有一定防护的大型目标，比如舰艇、跑道、建筑物。

子母战斗部: 这是近年来迅速崛起的战斗部，特别是在空地导弹中得到

了广泛应用。它在壳体（容器）内不是直接安装炸药，而是装了很多小战斗部。这些小战斗部一般称为子弹或子弹药，可以是杀伤型战斗部、空心装药战斗部、自锻破片战斗部等各种类型。子弹药除了有自己的壳体、引爆系统外，有的还有制导系统，被称为末敏子弹药或末制导子弹药。子母战斗部适于对付大批软目标、装甲目标、布雷。 另外还有一些战斗部不靠炸药的能量破坏目标，甚至不对目标造成硬杀伤，比如烧战斗部、电子干扰战斗部、电磁脉冲战斗部、石墨纤维战斗部等等。

二、损伤机理和终端效应

损伤机理是对目标造成损伤的弹头的输出。它是对用于损伤目标的有形设备或可计量的量的物理描述。常规的损伤机理是穿透物、碎片、燃烧粒子和爆炸冲击波。穿透物和碎片间的差异在于相对大小、形状和产生的数目。与定向高能武器有关的损伤机理是连贯的电磁流、电磁脉冲和填料核粒子。为了摧毁目标，某些威胁类型可能利用一种以上的损伤机理。

终端或威胁效应指在遭受损伤过程时飞机上的各种材料、元件和人员的响应和反应。为了对提高飞机生存力作出设计上的决策，工程师不仅必须要注意到造成威胁的特殊的武器类型，而且还要注意到损伤过程的性质和由损伤机理引起的终端效应。

穿透物 穿透物可以是穿甲弹的芯或棒，或填料形成的喷射物。与穿透物有关的损伤过程是冲击性撞击、穿透、液压冲击和燃烧。当高速金属穿透物击中金属表面时可能有燃烧闪光产生，因而能发生燃烧。当穿透物通过液体容器时液压冲击发生，穿透物对飞机结构、附件和流体的穿透量与它的冲量成比例，所以穿透物的速度和重量是重要的参数。

（1）冲击性撞击和穿透 由穿透物产生的主要损伤过程，称为冲击性撞击和穿透。撞击时的最初的穿透包括刺穿目标表面。具有软芯的穿透物一般在撞击时变平，产生比其最初的直径大的孔。当穿透产生一个清晰的孔时，由穿透物切掉的结构部分称为塞子，这种穿透称为击穿或穿孔。对于稍微坚硬的材料，穿透物在进入必然撕开表面，破裂形成辐射状裂纹围绕的冠状物突起。

穿透所需的速度称为冲击极限或V50冲击极限，具有V50速度的穿透物有50%的撞击穿透，50%不穿透。“穿透”的具体定义随三种情况而变化。穿透后，穿透物将有新的或残余的速度，可能有一个新的方向，可能是新的重量。对穿透物撞击在飞机上不同材料后的残余的速度、方向和重量已提出几套穿透公式。两个最常用的是THOR方程组和DRI方程组。

撞击和穿透物的终端效应取决于被穿透的元件。对结构部分，穿透能导致负载能力的丧失，空气动力表面在穿透后不能完成其空气动力学功能。机械部件可能裂开、阻塞或切断。被穿透的发动机部件能导致发动机毁灭性的失灵、燃料泄漏和发动机起火。通过液体或压力容器的穿透可能产生泄漏、液压冲击损伤，燃料泄漏进入进气道，接着由发动机摄取，可能产生起火和爆炸。通过航空电子设备的穿透可产生信号或功能的丧失，可能造成起火或爆炸。当受到穿透时，机组人员会丧失他们工作的能力，而爆炸或推进器的穿透可产生起火或爆炸。

(2)通过液体的穿透 当穿透物进人盛有液体的部分时，产生称为液压冲击或液压动力冲击。液压冲击可分成三个时期：早期冲击期、随后的拖曳期和最后的空穴期。当射弹穿透容器或罐壁并撞击液体时，冲击期开始。当能量传递到液体时，集中在撞击点强的半球冲击波产生，这就在撞击点附近的内壁产生瞬时载荷，这可能引起撞击点壁裂缝或裂开成花瓣状。当穿透物通过液体时，一般会失控翻转，当射弹由于粘性拖曳减速时，它的能量转换成液体运动的动能。当液体从射弹路径排走时，产生一个向外的扩展压力区。与冲击期产生的压力相反，拖曳期的液体加速相对慢，而不是瞬时的，以致峰值压力低得多，然而压力脉冲的持续期非常长，当射弹穿透液体时，后面产生空洞，空洞由从空洞表面蒸发的蒸气流和通过撞击孔进入空洞的空气填充。当液体试图恢复它未分散前的状态时，空洞将摆动，伴随的压力将从罐的任何孔中迸出液体，它们可能足以损伤其它系统，这种空洞摆动称为空洞期。

（3）燃烧 高速撞击金属目标的金属穿透物可能产生炽热的金属粒子或蒸汽，这是附近可燃气体或可燃材料的引火源，这种现象称为蒸汽闪光。

碎片 碎片是一种损伤机理，是一种重量、形状和速度均可变的不规则的金属粒子，它们的重量一般用克来表示。它们可能通过可爆性弹头的爆炸或通过冲击性撞击而产生。

（1）爆炸产生的碎片 爆炸产生的碎片来自高炮、面对空导弹或空对空导弹的高爆弹头，它们一般是钢或锡的。典型重量在30 ~ 200克之问，它们的形状可能是立方形、钻石形、平行六面体或不规则的。根据高爆填料的类型、弹壳重量与填料重量之比和导弹速度，它们总的初速变化于 4000~10000英尺/秒。根据所用的引信技术，弹头可在飞机机体内或外部爆炸。爆炸产生的碎片的大小、冲量和形状可在弹头设计时控制，以最有效地对特殊类型的目标产生损伤。爆炸产生的碎片的损伤和终端效应与穿透物产生的相同或相似，即冲击性撞击和穿透、液压冲击和燃烧。然而，当众多的密集的碎片击中目标时，由碎片引起的损伤比由穿透物产生的严重得多，各个碎片造成的洞之间可产生裂开，使损伤扩大。

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