突破瓶颈：提升战斗部威力技术手段

从现役常规硬毁伤战斗部威力构成技术特点的分析可以看出，提高战斗部威力可以从三个方面着手：一是提高炸药能量，二是改进战斗部结构设计，三是增强金属毁伤元对目标的毁伤能力。

1.提高炸药能量

提高威力的本质主要体现在两个方面，一是增强爆炸冲击波的强度，二是提高金属毁伤元的动能或速度。但大幅提高炸药能量十分困难，从二代高能炸药RDX（1899年研发）、HMX（1941年研发），到目前最高能的三代炸药CL-20（1987年研发），迄今已历经121年的发展，体积能量的提高不足15％。

多氮、全氮、金属氢等新一代含能材料的研发目前都尚处于技术探索验证或实验室合成阶段，距离实现工业化和工程化应用还有相当长的路要走。事实上，即便具备了工业化生产和工程化应用条件，当新一代含能材料爆轰压力提高到60 GPa甚至更高之后，现役战斗部赖以打击和毁伤目标的金属毁伤材料，如钢、铜、钛、铝、钨合金等，能否承受或适应如此高的爆轰压力冲击作用而不发生碎裂甚至熔化、气化，尚不得而知，有待进一步深入研究。

或者说，当炸药能量提高到某种程度后，炸药能量与战斗部威力之间或许已并非是一种简单的递增关系，而更应该是一种匹配协调的关系。

2.改进战斗部结构设计

改进战斗部结构的本质是通过改进炸药能量利用分配方式或提高炸药能量利用率，来实现战斗部威力提高。以破片杀伤/杀爆类战斗部为例，通过改变或优化战斗部母线形状、装填比、起爆方式，可实现对破片飞散角、飞散初速、空间分布密度等杀伤场特性的有效控制，满足打击不同目标的需要。但从威力角度看，破片杀伤场从大飞散角，到小飞散角，再到定向、聚焦等改变，只是通过缩小破片空间分布和毁伤区域，来增强局域方向的毁伤能力。

再看聚能类战斗部，其通过改变或优化金属药型罩的锥角、壁厚、母线形状和起爆方式等设计，可以有效控制金属射流、杆流或EFP等不同形状、速度和质量的聚能毁伤元形成。但从威力的角度看，射流速度高，破甲能力也更强，能有效穿透主战坦克的主装甲，但对坦克内部人员和技术装备的后效毁伤能力往往不足。而EFP虽显著增强了后效毁伤能力，但由于速度低，穿甲能力和侵深不足，一般只能用于打击坦克顶甲、侧甲、底甲等轻中型装甲。

换句话说，通过改变炸药能量分配方式实现威力提高，往往要以牺牲其他方面的能力为代价，而通过优化战斗部结构的方式提高炸药能量利用率，无论在方法原理、技术途径还是威力增益上，可以说空间或潜力都已相当有限。

3.增强金属毁伤元对目标的毁伤能力

这一方法的本质是通过对金属毁伤元材料的优选和结构优化，增强对目标的毁伤能力。先以破片杀伤/杀爆战斗部为例，从钢质自然破片（形状、尺寸和质量基本都不一致）和半预制破片（形状、尺寸和质量大部分一致），发展为目前应用最广泛的预制钨合金破片（形状、尺寸、质量完全一致），主要是利用预制破片形状、尺寸和质量的一致性，特别是高密度钨合金破片优良的弹道保持及存速能力，显著增强对目标的毁伤能力，如图1.4（a）、（b）所示。(www.xing528.com)

再看聚能类战斗部，传统上，聚能战斗部主要是通过高能炸药爆炸驱动紫铜药型罩，来形成密度高、延展性好的铜射流、杆流或EFP，实现对装甲目标的有效破甲和毁伤，如图1.4（c）、（d）所示。但随着装甲防护类型的改变和防护性能的提高，为提高破甲能力和后效毁伤，近年来，钨钼合金药型罩、钽药型罩、纳米晶铜药型罩等得到了发展及应用。此外，随着聚能战斗部向反机场跑道、坚固工事等混凝土类硬目标大孔径破孔的应用拓展，钛合金罩、铝罩等得到了发展和应用。无疑，这些技术途径对提高聚能战斗部威力发挥了重要作用，但遗憾的是，由于受可供选用的金属毁伤元材料的限制，特别是受金属毁伤元单一动能侵彻机理和机械贯穿毁伤模式的限制，进一步提高毁伤目标能力的潜力已相当有限，而且其从根本上制约了战斗部威力的大幅提升。

图1.4　典型惰性金属材料毁伤元

从毁伤机理看，惰性金属毁伤元命中目标后，先通过动能侵彻作用贯穿目标防护层，消耗了大部分的动能；穿透目标防护层后，再利用剩余侵彻体和崩落碎片等对目标内部实施毁伤但其犹如强弩之末，毁伤能力弱，往往难以发挥命中即摧毁的打击效果。惰性金属毁伤元典型毁伤模式如图1.5所示。

图1.5　惰性金属毁伤元典型毁伤模式

惰性金属毁伤元的这种单一动能贯穿毁伤机理，不但严重影响了战斗部威力的发挥，而且从根本上制约了威力的大幅提升。例如，钨合金破片，用于防空反飞机，引燃燃油能力严重不足，反导基本无引爆战斗部的能力，反辐射毁伤雷达辐射单元效率低。又如铜射流，用于反坦克反战车，对装甲内部技术装备和人员的后效毁伤严重不足；反舰反潜难以对不沉性船舰造成致命毁伤；反机场跑道、机库等混凝土类硬目标，基本无结构爆裂解体毁伤能力。

一个具有典型意义的战斗部威力不足的实战例子是，第一次海湾战争中，美国爱国者Ⅱ型（PAC-Ⅱ）防空导弹拦截伊拉克飞毛腿导弹，战后统计拦截成功率高达90％以上，但有效引爆飞毛腿导弹战斗部的成功率却不足10％，这对地面人员和设施构成了很大的拦截威胁。特别是1991年2月的一次拦截，因“击而未爆”的飞毛腿导弹战斗部发生偏航，刚好落到美军驻沙特阿拉伯的临时兵营，造成28名美军官兵死亡、100多人受伤，成为重大战场误伤亡事件。图1.6所示为战后美军从海中打捞上岸的“击而未爆”飞毛腿导弹战斗部残骸。

图1.6　在沙特朱拜勒港打捞上岸的飞毛腿导弹舱段残骸

战后，美国针对PAC-Ⅱ防空导弹暴露出的威力不足问题，重新对战斗部威力设计进行了评估。结论认为，PAC-Ⅱ防空导弹威力不足的根本原因在于，钨合金破片动能毁伤机理的局限导致引爆能力的不足。新一代防空导弹要实现从现行的“命中即不能完成预定任务”向“命中即摧毁”跨越，这不是一个简单的通过增加钨破片质量或对钨破片进行形状优化就能解决的问题，我们必须从新毁伤材料、新毁伤机理和武器化应用上寻求突破。

事实上，威力不足，不只是防空导弹，也不只是个别的武器，而是世界各国武器共同面临的难题。究其原因，既有炸药能量不足方面的，也有战斗部设计方面的，但最根本的是，正如美国武器研究机构所指出的，现役惰性金属毁伤元单一动能毁伤机理的局限是导致毁伤目标能力不足的原因。