网栅切割式MEFP战斗部设计分析

网栅切割式MEFP战斗部，也被称为可选择的EFP战斗部。它采用与单EFP装药相同的单一药型罩结构，只是在药型罩前加装一个可抛掷的切割网栅或多孔蜂巢结构，用于切割处于变形过程中的药型罩，使其形成多个破裂的小弹丸攻击目标。当要求EFP战斗部正常作用形成单一弹丸时，切割网栅或蜂巢结构在战斗部作用前被抛开。这种机械选择装置具有简单、方便的优点。使用适当的切割网栅或多孔蜂巢结构，能生成各种所要求的破片图案，而且破片速度基本上与单一EFP弹丸相同。

（1）结构组成

网栅切割式MEFP战斗部，主要由壳体、起爆装置、主装药、药型罩和切割网栅组成。切割网栅由起固定作用的金属架和起切割作用的金属丝构成，设置在药型罩前端，可以根据战斗的需要抛掉。图5-62（a）所示为网栅切割式MEFP战斗部结构示意，图5-62（b）所示为战斗部结构剖视面。

图5-62　典型网栅切割式MEFP战斗部结构

1—固定架；2—网栅；3—药型罩；4—壳体；5—装药；6—起爆装置。

切割网栅的结构和外形可以根据实际需求而设计，可以是十字形、井形等形状，如图5-63所示；切割金属丝的横截面可以是圆形、矩形、三角形、多边形等形状，可根据现有工艺水平加工所需截面形状的切割金属丝；切割金属丝的材料一般选用铅锑合金、铝合金、铜、钢、钨等。

（2）网栅切割式MEFP战斗部成型过程的数值模拟

以“十字形”切割网栅装置为例，建立网栅切割式MEFP战斗部有限元模型，起爆方式采用中心起爆，运用有限元软件进行数值仿真。图5-64所示为“十字形”网栅切割式MEFP战斗部成型过程的数值模拟结果。

从图5-64中可以看出，“十字形”网栅切割式MEFP战斗部主装药起爆后，药型罩在爆炸载荷作用下翻转、压缩，形成爆炸成型弹丸。所形成的爆炸成型弹丸通过金属网栅，被切割成4个单独的EFP，形成新的毁伤元。其中，0μs时刻为药型罩初始状态；20μs时刻为爆炸成型弹丸到达金属网栅处，被切割初始状态；40μs时刻为爆炸成型弹丸在被网栅切割的同时继续向前飞行状态；60μs时刻为爆炸成型弹丸被切割分成4个独立的EFP，即形成MEFP的状态；80μs时刻为MEFP在飞行过程中开始轴向拉伸状态；100μs时刻为MEFP在飞行过程中开始径向压缩，并形成裙尾，具有良好的气动外形和一定的长径比，实现了稳定的飞行状态。

图5-63　切割网栅的结构和形状(www.xing528.com)

图5-64　“十字形”网栅切割式MEFP战斗部成型过程的数值模拟结果

在爆炸载荷作用下，“十字形”网栅切割式MEFP战斗部形成4个EFP弹丸的作用机理可以分为两个方面。其一是切割机理。药型罩在爆炸作用下加速，产生翻转运动，要承受约400 GPa的压力、接近金属熔点的温度、百分之几百的应变和104～105的应变率。其初始阶段产生大塑性变形，结合强度小，形状均匀。此时与切割网栅发生碰撞，爆轰载荷在药型罩与切割金属丝的碰撞处产生应力集中，从而使得药型罩很容易被切割分开。其二是多个弹丸成型机理。处于流体状态的药型罩被切开后，在炸药爆轰产物的作用下继续被加速、翻转。药型罩被切开后形成的不同部分具有一定的径向速度，于是各部分之间发生碰撞，使得药型罩形成具有一定速度梯度的几个部分，然后在爆炸载荷的继续作用下形成具有一定形状的高速爆炸成型弹丸。图5-65所示为“十字形”网栅切割式MEFP战斗部成型过程的侧视图。

图5-65　“十字形”网栅切割式MEFP战斗部成型过程的侧视图

（3）试验验证和应用

2001年5月，美国David Bender等展示了在前端放置隔栅装置的一种新型EFP成型装药结构，即网栅切割式MEFP战斗部结构，如图5-66所示。

图5-66　网栅切割式MEFP战斗部结构

试验证明：成型装药形成的EFP在初始时刻被该装置割断成多个定向性能良好的破片，从而可以控制破片的形成和射角，在一定方向上形成预期形状的破片分布，如图5-67所示。

图5-67　网栅切割式MEFP战斗部侵靶试验中的破片分布情况