本书以战斗部投射方式、结构原理、毁伤效应和目标易损性分析等知识为主体，较为系统地介绍了武器弹药、导弹战斗部和武器毁伤效应分析方面的有关概念和科学原理，内容包括：战斗部投射方式与精度、四种典型常规战斗部(爆破、破片、破甲和穿甲战斗部)的结构原理及其毁伤效应、新概念武器的原理及其毁伤效应、武器毁伤效能及目标易损性分析与评估方法。本书既有武器装备的现状和发展趋势介绍，又兼顾科学原理阐述和知识普及的平衡。
本书可作为军队院校学历教育合训类本科学员和普通工科院校弹药工程与爆炸技术专业本科生的教材，也可作为从事战斗部设计研制和武器毁伤效应分析的有关科研人员、工程技术人员和管理人员的参考书。
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目录
《联合作战科技基础系列教材》序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 战斗部结构组成和分类 1
1.1.1 战斗部的结构组成 1
1.1.2 战斗部的分类 8
1.2 毁伤效应分析 15
1.2.1 毁伤效应分析的内涵 15
1.2.2 战斗部的基本毁伤效应 16
1.2.3 目标易损性 21
1.2.4 毁伤效应分析的研究方法 24
思考与练习 25
主要参考文献 25
第2章 战斗部投射方式与精度27
2.1 投射方式 27
2.1.1 投掷式 27
2.1.2 射击式 36
2.1.3 自推式 44
2.1.4 布设式 54
2.1.5 其他投射方式 54
2.2 投射精度 58
2.2.1 落点散布及误差描述 58
2.2.2 各投射方式的精度特点及影响因素.63
2.2.3 命中概率 65
思考与练习 69
主要参考文献 69
第3章 爆炸基础理论及爆破战斗部毁伤效应 70
3.1 炸药及其爆炸 70
3.1.1 炸药爆炸三要素 71
3.1.2 炸药基本概念 73
3.1.3 炸药的感度和起爆机理 78
3.2 冲击波与爆轰波 79
3.2.1 神击波基本理论 79
3.2.2 爆轰波 89
3.3 爆破战斗部结构及其毁伤效应 92
3.3.1 爆破战斗部典型结构 93
3.3.2 爆破战斗部毁伤效应 94
3.4 新型大威力毁伤战斗部 107
3.4.1 云爆弹 107
3.4.2 温压弹 112
思考与练习 114
主要参考文献 115
第4章 破片战斗部及其毁伤效应 116
4.1 破片战斗部基本原理与特性参数 117
4.1.1 破片战斗部基本概念 117
4.1.2 破片战斗部特性参数 118
4.2 传统破片战斗部结构类型 135
4.2.1 自然破片战斗部 135
4.2.2 半预制破片战斗部 137
4.2.3 预制破片战斗部 140
4.2.4 几种传统破片战斗部的比较 143
4.3 定向战斗部技术 143
4.3.1 概述 143
4.3.2 定向战斗部的结构类型 145
4.3.3 定向战斗部的相对效能 150
4.4 新型破片战斗部 151
4.4.1 反应材料破片战斗部 151
4.4.2 燃烧型破片战斗部 152
4.4.3 横向效应增强型战斗部 153
思考与练习 154
主要参考文献 155
第5章 骤能破甲战斗部及其毁伤效应 156
5.1 聚能现象及射流形成过程 156
5.1.1 聚能现象 156
5.1.2 聚能射流形成过程 159
5.2 射流破甲原理及影响因素 165
5.2.1 射流破甲的基本现象 165
5.2.2 破甲过程的流体力学理论 166
5.2.3 影响破甲威力的因素分析 170
5.2.4 聚能射流的防护 177
5.3 聚能破甲战斗部结构类型及应用 178
5.3.1 聚能射流破甲战斗部 178
5.3.2 爆炸成形弹丸战斗部 178
5.3.3 聚能杆式侵彻体战斗部 179
5.3.4 多聚能装药战斗部 182
5.4 复合毁伤效应 183
5.4.1 串联破甲战斗部 183
5.4.2 多模毁伤战斗部 185
5.4.3 综合效应毁伤战斗部 185
思考与练习 186
主要参考文献 187
第6章 动能侵彻战斗部及其毁伤效应 188
6.1 动能穿甲/侵彻效应 188
6.1.1 穿甲/侵彻战斗部作用原理 188
6.1.2 穿甲侵彻战斗部威力参数 197
6.2 穿甲/侵彻/动能战斗部结构类型 204
6.2.1 普通穿甲弹 204
6.2.2 次口径超速穿甲弹 205
6.2.3 旋转稳定脱壳穿甲弹 206
6.2.4 尾翼稳定脱壳(杆式)穿甲弹 208
6.2.5 反舰半穿甲弹 209
6.2.6 反导、反卫动能拦截器 210
6.3 钻地弹 211
6.3.1 钻地弹结构 212
6.3.2 钻地弹的关键技术 215
6.3.3 钻地弹的发展趋势 217
思考与练习 217
主要参考文献 218
第7章 新概念武器及其毁伤效应 219
7.1 激光武器 219
7.1.1 激光基本原理 219
7.1.2 激光武器的组成 227
7.1.3 激光武器的毁伤效应 230
7.1.4 典型激光武器系统 239
7.2 高功率微波武器242
7.2.1 微波概述 243
7.2.2 高功率微波武器(HPMW) 245
7.2.3 微波武器的毁伤机制 252
7.2.4 对高功率微波武器攻击的防护 256
7.3 碳纤维弹 258
7.3.1 碳纤维弹简介 258
7.3.2 碳纤维弹毁伤机制 259
7.3.3 碳纤维弹的相关防护措施 261
7.4 非致命武器 262
7.4.1 物理型非致命武器 263
7.4.2 化学型非致命武器 267
思考与练习 270
主要参考文献 271
第8章 武器毁伤效能分析与评估 272
8.1 毁伤评估的内涵 272
8.1.1 引言 272
8.1.2 毁伤效能分析实例和含义 273
8.2 易损性分析的方法和步骤 279
8.2.1 易损性分析的总体思路 279
8.2.2 易损性分析的具体步骤 281
8.3 毁伤效能分析中的仿真计算 286
8.3.1 目标毁伤的概率计算 286
8.3.2 目标毁伤的失效树分析方法 287
8.3.3 毁伤仿真中的蒙特卡罗方法 293
8.3.4 小结 297
思考与练习 299
主要参考文献 300
索引 301
第1 章绪论
战斗部是各类弹药(包括导弹)等武器系统毁伤目标的最终毁伤单元。各类弹药都是借助于各自相应的投射系统，将战斗部准确地投射到预定目标处或其附近，然后适时引爆战斗部并产生毁伤元素(冲击波或高速侵彻体等)，从而实现对目标的毁伤。毫无疑问，战斗部是各类弹药的一个重要部件。
通常可以将战斗部分为常规战斗部和核战斗部两大类①。常规战斗部内部装填高能炸药，以炸药的化学能或者战斗部自身的动能作为毁伤目标的能量；核战斗部内部装填核装料(核裂变或核聚变材料)，以核裂变或核聚变反应释放的核能为毁伤目标的能量。虽然核战斗部威力巨大，但由于众所周知的原因，在实际作战中的应用概率较低。目前常规战斗部仍然是应用最广泛的战斗部。本章将对常规战斗部、核战斗部的结构组成、基本原理和分类等知识进行介绍。
在战斗部的实际作战应用中，除了解其结构组成和原理外，还需要知道战斗部对目标的毁伤效果，即判断是否达到了预期的毁伤目的，这就是毁伤效应分析需要解决的问题。毁伤效应分析包括两个方面的内容，一方面是战斗部威力分析，即基于战斗部的结构原理，分析战斗部产生的毁伤元素特点及其与目标的相互作用过程，获得毁伤元素对目标的毁伤机制；另一方面是目标易损性分析，即研究在不同毁伤元素作用下，目标对毁伤的敏感性，并建立目标的毁伤标准，获得目标的毁伤评估结论。本章将对毁伤效应分析的基本知识进行介绍，主要包括战斗部的基本毁伤效应和目标易损性的有关知识。
需要注意，战斗部的结构组成原理和毁伤效应分析是相互联系的。战斗部结构原理是其毁伤效应分析的主要出发点，而毁伤效应分析不仅能够得到战斗部对目标的毁伤效果，也能够反馈战斗部的设计研制，同时还是指导战斗部战术使用的科学依据。所以，要实现战斗部对目标的高效毁伤，必须对战斗部结构组成原理及其毁伤效应分析都具有充分的认识和掌握。
1.1 战斗部结构组成和分类
1.1.1 战斗部的结构组成
在弹药和导弹系统中，关于战斗部的界定，有狭义和广义的两种观点。狭义的
① 此外还有一些难以归入这两大类的特种战斗部，以实现一些特殊功能。
观点认为，战斗部一般只由壳体、装填物和传爆序列所组成；广义的观点认为，战斗部是弹药或导弹的一个子系统，除了包含狭义的战斗部以外，还包括一些必要的辅助部件(主要是保险装置和引信)。战斗部子系统是弹药和导弹的重要子系统之一，有的弹药系统甚至仅由战斗部子系统单独构成，如地雷、水雷、手榴弹等。除了个别特殊设计外，在大多数情况下，不同的战斗部和战斗部子系统的结构组成大体相近。在应用中，上述关于战斗部的狭义和广义的观点并不矛盾，这两种观点只是反映了研究的侧重不同。在本书中，
把狭义的战斗部就称为战斗部，把广义的战斗部称为战斗部子系统。
一、战斗部
战斗部一般由壳体、装填物和传爆序列所组成，图1.1.1是典型战斗部的结构组成示意图。
图1.1.1典型战斗部结构组成示意图
1. 壳体
壳体是战斗部的基体，是容纳装填物的容器，也起到支撑体和连接体的作用(在有的导弹上，壳体使战斗部与导弹舱体连接，并成为导弹外壳的一部分，是导弹的承力构件之一)。另外，在战斗部被引爆后，壳体破裂可形成能毁伤目标的高速破片或其他形式的毁伤元素。
战斗部壳体需要满足各种过载条件下(包括弹药发射和飞行过程中、重返大气层和碰撞目标时)的强度要求；若战斗部位于弹药的头部，还应具有良好的气动外形。战斗部壳体形状因其性能和毁伤机制的不同而有所不同，一般有圆柱形、鼓形和截锥形等。所用材料根据不同实际需求，可采用优质金属合金或新型复合材料等。对于重返大气层的战斗部，一般还要在壳体外面加装热防护层。
2. 装填物
装填物是战斗部毁伤目标的能源物质，其作用是将本身储藏的能量(如化学能或核能)通过剧烈的反应(化学反应或核反应)释放出来，产生毁伤目标的毁伤元素。
常规战斗部的主要装填物为高能炸药(highexplosive)，在引爆后，炸药通过剧烈的化学反应释放出能量，并产生金属射流、破片、冲击波等毁伤元素。核战斗部
的主要装填物为核装料(核裂变和核聚变材料)，引爆后，核装料通过剧烈的核反应(核裂变和核聚变反应)释放出巨大能量，并引发一系列复杂的物理过程，产生热辐射(光辐射)、冲击波、核辐射、核电磁脉冲以及放射性尘埃等毁伤元素。对于其他特种战斗部，其装填物还可能是各种化学、生物战剂，如化学毒剂、细菌、病毒以及燃烧剂、发烟剂等。
3. 传爆序列
战斗部的传爆序列是把引信所接收到的起始信号转变为爆轰波(或火焰)，并逐级放大，最终引爆战斗部主装药的装置。它通常由雷管、主传爆药柱、辅助传爆药柱和扩爆药柱等组成。其工作过程一般是当引信受到触发并输出电脉冲或其他物理信号时，雷管、传爆药柱和扩爆药柱相继爆炸，最后引发主装药的爆炸，如图
1.1.2的II部分所示。在传爆序列中，雷管是非常重要的火工品。常用的雷管有电雷管，电雷管内部装有适量的对热能较敏感的起爆药，并在其中埋置桥式电阻丝。当电雷管接收到引信输出的电脉冲时，电阻丝被灼热，使起爆药爆炸，从而把电脉冲转化为爆
炸脉冲，继而引发后续传爆药柱和其图1.1.2机械触发引信(I)及传爆序列他爆轰元件的爆炸。(II)工作过程示意图
对传爆序列的要求是：结构简单、便于储存，平时安全，作用可靠。传爆序列通常作为战斗部的一个单独组件设计，对于现代智能化的战斗部，可能还需要采用更加复杂的传爆序列，以实现多功能或保证起爆的可靠性，如采用爆炸逻辑网络。
二、战斗部子系统
战斗部子系统由战斗部、保险装置和引信组成。
1. 保险装置
战斗部子系统中有大量的火工品，在平时日常维护中，需要保证其安全，而在战时应用中(战斗部与目标交会时)，需要保证其可靠工作。这个任务就是由保险装置来完成的。保险装置通常是一个机械系统，主要由底座、活塞、壳体、惯性块和电磁装置等组件组成。保险装置在平时通过隔离引信的信号来保证安全，战时可通过弹药发射时的后座力、弹簧储能和气压的变化来触发并自动解除。
2. 引信
引信是使战斗部按预定的策略(预定的时间和地点)实施起爆的控制装置。引信对战斗部起爆的优化控制能够对目标实现最大程度的毁伤。例如，引信可以根据需要，控制战斗部在撞击目标之前(距离目标一定距离处)、撞击的瞬时和撞击之后起爆。这些时间特性和战斗部的毁伤机制有关，如聚能破甲战斗部要求一触即发，在战斗部未回跳之前爆炸而将目标毁伤；深侵彻战斗部要求引信延时，待战斗部侵入目标内部一定深度后再起爆，以达到更好的毁伤效果；而当毁伤飞行目标时，战斗部直接撞击目标是困难的，此时则要求一定距离非接触引爆，等等。
引信在战斗部子系统中是一个非常重要的专用装置，可置于弹体内的不同位置，如弹头、弹底(尾)、弹身(侧面引爆)、复合位置(多向引爆)等。它是一个小型的精密器件，具有高度的准确性和可靠性。有时火工品和主传爆药柱都装设在引信里面，成为引信的一个组件。按作用原理，引信的种类可分为触发引信、近炸引信和执行引信等。随着信息科学和光电技术的发展，先进的引信系统不断涌现，为战斗部实现高效毁伤提供了更丰富和有效的技术支撑。下面介绍几种主要引信的结构和原理。
1) 触发引信
触发引信靠碰撞产生的信号引爆战斗部。
(1) 机械触发引信
机械触发引信的构造和作用原理可参见图1.1.2。这类引信的结构类型非常多，图1.1.3是一种机械触发引信的结构图。该引信当弹着角较大时，惯性撞针座在引信碰击目标时使撞针刺入火帽。当弹着角较小时，惯性力的侧向分量使惯性环压倒叉头保险装置后产生侧移，迫使环上的衬筒连同撞针座一起上移，完成针刺动作。图上的安全销是在发射前预先拔除掉的。机械触发引信常用于各类炮弹、火箭弹、航空炸弹及导弹上。
(2) 电触发引信
在触发引信中，也可以设计成电触发方式。例如,采用电流通过时引发电雷管，而不是由击针引发火帽再起爆雷管。电流的接通是当战斗部碰撞目标时通过一个触点被闭合而实现的。电触发引信主要应用于破甲战斗部等。
(3) 压电引信
压电晶体在碰撞压力下能产生高压电流将电雷管引爆。利用压电触发的引信瞬发性很好，完成引爆只需几十微秒。压电引信的作用原理如图1.1.4所示，图上
图1.1.3头部触发引信的结构图图1.1.4压电引信的结构图
2) 非触发引信
非触发引信不靠碰撞引爆，而是受传媒信息的作用引爆战斗部，有时也称为近炸引信或近感引信。根据信息的形成方式有主动式、被动式和半主动式非触发引信，根据传媒信号不同可分为无线电引信、红外引信、激光引信等。
图1.1.5无线电引信的组成及工作原理示意图
(2) 红外引信红外引信是指依据目标本身的红外辐射特性工作的近炸引信，通常特指被
动红外引信。引信的红外接收器(光敏电阻元件)感受目标辐射来的红外线能量，并将其转变为电信号，经放大后引爆电雷管。图1.1.6是一种红外引信引爆过程示意图。引信接收到β1、β2两处的信号后再延迟t2时间，并满足
图1.1.6红外引信引爆过程示意图弹目距离等于或小于杀伤半径R的条件时才引爆。
红外引信的优点是不易受外界电磁场和静电场的影响，抗干扰能力强；缺点是易受恶劣气象条件的影响，对目标红外辐射特性的依赖性较大。近年来出现了红外成像引信，其目标探测识别能力显著提高，发展前景很好。
(3) 激光引信
激光引信是利用激光束探测目标的近炸引信，属于主动式非触发引信，其结构组成和工作框图如图
1.1.7所示，激光引信具有全向探测目标的能力和良好的距离截止特性。对于周视探测的激光引信和前视探测的激光引信都可采用光学交叉的原理实现距离截止。
激光引信对电磁干扰不敏感，因此可广泛配用于反辐射导弹。配用于空空导弹、地空导弹的多象限激光引信，与定向战斗部相匹配，对提高导弹对目标的毁伤效能具有重要作用。激光引信配用于反坦克导弹，可进一步提高定距精度，并避免与目标碰撞引起的弹体变形。激光引信的缺陷是易受到干扰，主要是在中、高空受阳光背景干扰，在低空受云、雾、烟、尘等大气悬浮颗粒的影响及地、海杂波干扰和人工遮蔽式干扰等，所以激光引信的进一步发展是提高抗干扰能力。
图1.1.7激光引信的组成和工作原理
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