关键因素影响EFP形成性能

（1）药型罩形状

药型罩形状对所形成的EFP的类型和速度有着直接影响。图5-38所示为采用不同药型罩结构形成的不同类型的EFP。

通常，球缺形药型罩在爆炸载荷作用下形成翻转式EFP，此时球缺罩的曲率半径和壁厚是影响其成型性能的重要因素。对于锥形药型罩来说，其形成EFP的类型随着锥角的变化而有所不同。试验表明，锥角为150°的变壁厚双曲线形紫铜药型罩在爆轰压力作用下形成杵体式EFP，而当锥角达到160°时可以形成翻转式EFP；封顶药型罩形成的EFP，径向收缩性好，但前端出现严重破碎，使空气阻力加大；变壁厚药型罩在翻转后径向收缩极差，形成的EFP如圆盘状一样，飞行时空气阻力大；中心带孔的等壁厚药型罩所形成的EFP，不仅径向收缩性好，有良好的外形，而且金属损失也少，是一种成型较好的结构形状。

（2）药型罩材料

EFP的成型过程是在高温、高压、高应变率的条件下发生的，因此对药型罩材料的动态特性有较高的要求。理想的药型罩材料应具有较高的熔化温度、密度、延展性以及动态强度特性。其性能的好坏直接影响着EFP成型、飞行稳定性和侵彻威力。常用于制造EFP战斗部药型罩的材料有工业纯铁、紫铜、钽、银等单一金属材料和合金材料。表5-12列出了工业纯铁、紫铜和钽3种材料的主要性能参数和形成的EFP性能参数。

图5-38　采用不同药型罩结构形成的不同类型的EFP

表5-12　药型罩材料性能参数和形成的EFP性能参数

对于采用相同药型罩结构、不同药型罩材质的爆炸成型弹丸装药，形成的钽EFP最长，铁EFP最短，铜EFP居中。这与3种材料的延展性相对应，说明延展性好，有利于EFP的拉伸，从而形成大长径比的EFP，可以获得更高的穿甲威力。图5-39展示了EFP发展史上，采用不同药型罩材料所形成的EFP与长径比的关系。

由图5-39可以看出，铜和铁材料的药型罩只能使EFP的长径比达到3，而钽可达到5.5，甚至更大。因此，3种材料对比，钽由于密度高、延展性好，且钽药型罩形成的EFP侵彻性能比铁、铜罩高30%以上，是理想的药型罩材料。但由于钽材价格昂贵，目前主要用在末敏弹和导弹战斗部高价值弹药上。铜的延展性比铁好，对于要求形成大炸高、大长径比的EFP战斗部，铜是最合适的经济型药型罩材料。铁和钢主要用在大型反舰战斗部上，或用于集束及P型战斗部上，以增加杀伤威力。

对于合金材料药型罩，钽合金具有良好的延性、高密度和高声速。用钽合金制作的药型罩可使破甲深度有较大幅度提高。日本研制了Ta-Cu或Re-Cu合金药型罩，其破甲深度比常用的纯铜提高36%～54%。近几年，国外对Ta-W合金罩材也做了部分研究工作，主要集中于钨含量对Ta-W合金机械性能、晶粒结构、织构及射流性能的影响等方面。

图5-39　不同药型罩材料所形成的EFP与长径比的关系

（3）药型罩厚度

对一定形状的药型罩，壁厚对EFP的形状和速度分布具有决定性的影响。由试验结果可知：翻转弹一般采用等壁厚；杵体弹一般采用变壁厚，但壁厚的变化规律与小锥角时不同，即从罩顶至底部厚度越来越薄。对杵体弹来说，罩底厚与顶部厚之比是一个重要的设计参数。

另外，可以通过改变药型罩的厚度来改变翻转弹的外形。药型罩各处的厚度将影响EFP的外形、尺寸和速度。当药型罩外边的厚度比中间的厚度大时，药型罩将向后翻转，形成翻转型EFP；当药型罩外边的厚度比中间的厚度小时，药型罩将向前压合形成压拢型EFP。图5-40所示为药型罩壁厚对EFP成型的影响。

图5-40　药型罩壁厚对EFP成型的影响

（a）向后翻转型EFP；（b）向前压拢型EFP

（4）装药长径比(www.xing528.com)

装药长径比对形成的EFP的速度有较大的影响。试验表明，装药长径比增大时，EFP长径比亦相应增大，速度相应提升，但其速度提升幅度随装药长径比的增加而逐渐减小。图5-41所示为随着装药长径比的增加，钢质大锥角药型罩形成的EFP的外形变化情况。

图5-41　随着装药长径比的增加EFP长度的变化

事实上，装药长径比增大，装药长度增加，装药量增大，炸药的总能量变大，从而使EFP的速度提高，也使EFP拉伸的时间增长，拉伸的程度增大，从而形成了较大长径比的EFP。计算和试验研究表明，装药长径比超过1.5以后，若再增加装药长度，则对提高EFP的速度和增加其长度的意义就不大了。实际上，对于EFP战斗部长径比的限制主要来自弹药总体对于长度、体积和质量的要求。因此，为保证EFP的性能，在可能的情况下，应尽可能选择大的EFP战斗部长径比。

（5）起爆方式

在影响EFP成型性能的诸多因素中，起爆方式是重要的一个因素。在不同起爆方式下，装药的爆轰及药型罩压垮变形机理是不同的，而EFP是由药型罩在爆轰载荷作用下压垮变形形成的，所以起爆方式对EFP的成型性能具有质的影响。即便在相同装药及药型罩结构下，不同起爆方式所得EFP也完全不同。

对于EFP战斗部，通过不同的起爆方式可以获得相应的起爆波形，与一定的药型罩结构相匹配，可以形成带有尾裙或尾翼的EFP，使EFP飞行更稳定。目前，可选择的起爆方式主要有单点中心起爆、面起爆、环形起爆、多点起爆等方式，通过精密起爆耦合器、爆炸逻辑网络以及多个微秒级的飞片雷管等技术实现。图5-42所示为单点中心起爆与环形起爆结构。

图5-42　不同起爆方式

（a）单点中心起爆；（b）环形起爆

采用单点中心起爆方式可以获得具有一定尾裙结构的EFP，它具有足够的飞行稳定性，可实现EFP大炸距下的毁伤作用。随着研究的深入和对穿甲威力要求的提高，研究发现，采用面起爆和环形起爆比单点起爆更有利于激发炸药的潜能，有利于获得速度更高、长径比更大的EFP。图5-43所示为采用单点中心起爆与环形起爆方式所形成的不同EFP形态的对比情况。

图5-43　不同起爆方式下EFP成型形态的对比情况

（a）单点中心起爆形成的EFP；（b）环形起爆形成的EFP

试验研究表明：端面均布多点同时起爆可有效提高装药爆轰潜能，改善爆轰波结构及其载荷分布，对改善药型罩压垮变形机制和EFP成型结构有一定的积极作用。图5-44所示为分别采用3点、4点、6点起爆方式所形成的具有3个、4个、6个尾翼的EFP。

EFP的尾翼结构对称时，会大大改善EFP的气动力特性，但多点起爆出现不同步时，会导致尾翼的不对称。当尾翼的不对称达到一定程度时，就会影响EFP的飞行稳定，导致攻角增大或飞行方向偏斜，严重的会发生翻转，影响EFP的威力和命中精度。因此，采用多点起爆方式时，要求必须具有很高的起爆同步性，以确保作用于药型罩微元上的爆轰冲量的对称，形成尾翼对称的EFP。另外，偏心起爆也可造成不对称波形和药型罩轴线偏斜，使形成的EFP总是或多或少存在不对称性，而这些不对称性也将影响EFP的外弹道飞行稳定性、着靶精度和穿甲威力等。

图5-44　多点起爆数值模拟形成的EFP及其后视情况

（a）3点起爆；（b）4点起爆；（c）6点起爆