活性材料破片杀伤弹药研究

活性材料破片杀伤弹药通常采用活性材料预制破片或活性材料壳体，在爆炸驱动下形成活性杀伤元，对目标进行侵彻、引燃和引爆，如图17-2所示。活性材料可以连续地制成战斗部的内衬层，形成壳体内表面，通过破裂方式控制活性破片的尺寸、形状及质量；也可以是不连续的（间断的），在爆炸驱动下形成预制破片。

图17-2　活性材料预制破片壳体和作用效果

目前，破片杀伤战斗部技术已经比较成熟，但传统的惰性破片很难对目标造成燃烧或爆炸毁伤。若将活性材料替代现有战斗部的破片，则可以提高导弹对付空中目标（包括导弹、无人机、固定翼飞机等）以及地面轻型目标的毁伤效能。与惰性破片利用高速穿透摧毁目标不同，活性材料破片仅需对来袭目标外壳打出小孔或“接触到”来袭目标即可，通过释放大量热化学能与目标发生反应，即可摧毁目标。如此一来，活性材料破片可以做到尺寸更小、数量更多，从而显著增大对命中目标的摧毁概率。

对于飞机、导弹类空中目标，其外表面多为较薄的铝合金蒙皮，而内部多为由若干个金属板架构成的结构。活性材料破片高速撞击目标蒙皮时易发生破碎，而贯穿目标蒙皮后则形成可燃的离子碎片云。离子碎片云发生或在撞击后续目标内结构件时在撞击力的作用下发生剧烈反应，放出大量的热，使密闭空间内的温度和压力大幅度提升，进而引燃目标或促使目标局部结构破碎，使目标丧失作战功能。图17-3所示为活性材料破片与目标靶的作用原理。图17-4所示为不同材料的活性材料破片撞击钢板的冲击响应特征。

图17-3　活性材料破片与目标靶的作用原理

图17-4　不同活性材料破片撞击钢板的冲击响应特征

（a）球形PTFE/Al破片撞击单层钢板（1.9 km/s）；（b）球形Tungsten-Polymeric破片撞击双层钢板（1.8 km/s）

此外，活性材料破片可用于引爆来袭导弹的战斗部装药（即引燃装药，装药快速反应发生爆炸），可提高反导导弹对来袭导弹的毁伤效能，如图17-5所示。惰性破片和活性材料破片攻击导弹效果和试验结果对比情况如图17-6所示。

图17-5　活性材料破片引爆导弹战斗部模拟靶标过程(www.xing528.com)

（a）引燃装药；（b）装药引爆；（c）爆炸后的碎片

另一方面，活性材料破片对燃油箱的毁伤效果也极佳。它不仅能贯穿燃油箱，而且可引燃燃油箱里的燃油。因此，活性材料破片用于对付轻型装甲和技术兵器也是有效的。目前，美国正在致力于发展名为“战斧”（Battle Axe）的战斗部。“战斧”战斗部重约9 kg。战斗部起爆后可“抛撒”出大量活性材料破片，可有效摧毁轻型装甲车和其他“软”目标。

图17-6　惰性破片和活性材料破片攻击导弹效果和试验结果对比

（a）惰性破片和活性材料破片攻击导弹效果对比；（b）惰性破片和活性材料破片攻击导弹制导舱试验结果对比；（c）惰性破片和活性材料破片攻击导弹战斗部结果对比

对于人员目标，通过控制活性材料破片的反应率，将其设计成在爆炸驱动时直接燃烧或飞出一定距离后再发生燃烧的作用方式，从而控制杀伤类弹药的杀伤范围，显著降低附带毁伤。对于活性粉末压合形成的破片，在高速加载条件下易发生破碎而形成高速离子流，只有在高速撞击侵彻钢板类硬质物体时才发生剧烈反应，放出大量的热（图17-7），但这些高速离子流的速度因空气阻力而很快衰减，飞行一段距离后便失去了侵彻能力。

图17-7　压合型活性材料破片高速驱动下对目标的侵彻（速度：986 m/s，弹道枪加载）

活性材料破片因具有作用可控性特点而有助于降低战后该地区平民的伤亡率，在未来必然会得到广泛应用。