第1章弹药概述

第1章弹药概述１第1章弹药概述弹药通常是指在金属或非金属壳体内装有火药、炸药或其它装填物，能对目标起毁伤作用或完成其它作战任务（如电子对抗、信息采集、心理战、照明等）的军械物品。弹药包括枪弹、炮弹、手榴弹、枪榴弹、火箭弹、导弹、鱼雷、水雷、地雷、爆破筒、发烟罐、炸药包、核弹药、反恐弹药以及民用弹药（如灭火弹、增雨弹）等。本书主要介绍炮弹、火箭弹、枪榴弹、航空炸弹以及常规导弹战斗部的结构及其工作原理。1.1弹药的组成从结构上讲，弹药由很多零部件组成；从功能角度讲，弹药通常由战斗部、引信、投射部、导引部、稳定部等组成。这些功能部分有的是通过很多零部件共同组成，有的是由单个部件组成，有的部件还承担多种功能，如炮弹弹丸的壳体是战斗部的主要组成部分，同时还是导引部。1.1.1战斗部战斗部是弹药毁伤目标或完成既定战斗任务的核心部分。某些弹药（如普通地雷、水雷等）仅由战斗部单独构成。战斗部通常由壳体和装填物组成。（1）壳体壳体是容纳装填物并连接引信，使战斗部组成一个整体结构。在大多数情况下，壳体也是形成毁伤元素的基体，如杀伤类的炮弹、导弹、炸弹等。（2）装填物装填物是毁伤目标的能源物质或战剂。通过对目标的高速碰撞，或装填物（剂）的自身特性与反应，产生或释放出具有机械、热、声、光、电磁、核、生物等效应的毁伤元（如实心弹丸、破片、冲击波、射流、热辐射、核辐射、电磁脉冲、高能离子束、生物及化学战剂气溶胶等），作用在目标上，使其暂时或永久地、局部或全部地丧失其正常功能。有些装填物是为了完成某项特定的任务，如宣传弹内装填的宣传品，侦察弹内装填的摄像及信息发射装置等。1.1.2引信引信是能感受环境和目标信息，从安全状态转换到待发状态，适时作用控制弹药发挥最佳作用的一种装置。1.1.3投射部投射部是弹药系统中提供投射动力的装置，使射弹具有射向预定目标的飞行速度。投射部的结构类型与武器的发射方式紧密相关。两种最典型的弹药投射部为：弹药概论２发射装药药筒——适用于枪、炮射击式弹药；火箭发动机——是自推式弹药中应用最广泛的投射部类型。与射击式投射部的差别在于，发射后伴随射弹一体飞行，工作停止前持续提供飞行动力。某些弹药，如手榴弹、普通的航空炸弹、地雷、水雷等是通过人力投掷或工具运载、埋设的，无须投射动力，故无投射部。1.1.4导引部导引部是弹药系统中导引和控制射弹正确飞行运动的部分。对于无控弹药，简称导引部；对于控制弹药，简称制导部，它可能是一完整的制导系统，也可能与弹外制导设备联合组成制导系统。（1）导引部使射弹尽可能沿着事先确定好的理想弹道飞向目标，实现对射弹的正确导引。火炮弹丸的上下定心突起或定心舵形式的定心部即为其导引部；无控火箭弹的导向块或定位器为其导引部。（2）制导部导弹的制导部通常由测量装置、计算装置和执行装置三个主要部分组成。根据导弹类型的不同，相应的制导方式也不同，有四种制导方式。自主式制导——全部制导系统装在弹上，制导过程中不需要弹外设备配合，也无需来自目标的直接信息就能控制射弹飞向目标，如惯性制导。大多数地地导弹采用自主式制导。寻的制导——由弹上的导引头感受目标的辐射能量或反射能量，自动形成制导指令，控制射弹飞向目标，如无线电寻的的制导、激光寻的制导、红外寻的制导等。这种制导方式的制导精度高，但制导距离较近，适宜于攻击活动目标的地空、舰空、空空、空舰等导弹。遥控制导——由导弹的制导站向导弹发出制导指令，由弹上执行装置操纵射弹飞向目标，如无线电指令制导、激光指令制导，适宜于攻击活动目标的地空、空空、空地和反坦克导弹等。复合制导——在射弹飞行的初始段、中间段和末段，同时或先后采用两种以上方式进行制导，如利用GPS技术和惯性导航系统全程导引，加上末段寻的制导等。适于远程投放制导炸弹，布撒器等。复合制导可以增大制导距离，同时提高制导精度。1.1.5稳定部弹药在发射和飞行中，由于各种随机因素的干扰和空气阻力的不均衡作用，导致射弹飞行状态的不稳定变化，使其飞行轨迹偏离理想弹道，形成射弹散布，降低命中率。稳定部是保持射弹在飞行中具有抗干扰特性，以稳定的飞行状态、尽可能小的攻角和正确姿态接近目标的装置。典型的稳定部结构形式如下：急螺稳定——按陀螺稳定原理，赋予弹丸高速旋转的装置，如一般炮弹上的弹带，或某些射弹上的涡轮装置。尾翼稳定——按箭羽稳定原理的尾翼装置，在火箭弹、导弹及航空炸弹上被广泛采第1章弹药概述３用。1.2弹药的分类弹药的种类很多，不同类型的弹药其投放方式、作用原理、组成及结构也是千差万别，为了便于理解和学习，将弹药进行分类。弹药的分类方法也很多，下面以常用的几种方式对弹药进行分类。1.2.1按用途分根据弹药的用途可将弹药分为主用弹、特种弹和辅助用弹。主用弹——直接杀伤敌人有生力量和摧毁非生命目标的弹药统称为主用弹。如用于杀伤敌方人员、马匹、破坏敌人的土木工事、铁丝网、障碍物、车辆、建筑物的杀爆式炮弹和炸弹；用于对付坦克装甲车辆等装甲目标的穿甲弹、成型装药破甲弹和反坦克子母弹，用于对付混凝土工事、机场跑道、地下掩体的攻坚弹药等都属于主用弹。特种弹——为完成某些特殊战斗任务用的弹药称为特种弹。如照明弹、烟幕弹、宣传弹、电视侦察弹、信号弹、诱饵弹等都属于特种弹。与主用弹的根本区别是本身不参与对目标的毁伤。辅助用弹——是指用于靶场试验、部队训练和进行教学目的弹药。如教练弹、训练弹等。随着新型弹药的出现这种划分的界限也逐渐模糊。1.2.2按投射运载方式分按投射运载方式可将弹药分为：射击式、自推式、投掷式和布设式四种弹药。射击式弹药——从各种身管武器发射的弹药，包括枪弹、炮弹、榴弹发射器用弹药。其特点是初速大、射击精度高、经济性好，是战场上应用最广泛的弹药，适用于各军兵种。自推式弹药——这类弹药自带推进系统，包括火箭弹、导弹、鱼雷等。由于发射时过载较小，发射装置对弹药的限制因素少，射程远且易于实现制导，具有广泛的战术及战略用途。投掷式弹药——包括从飞机上投放的航空炸弹，人力投掷的手榴弹，利用膛口压力或子弹冲击力抛射的枪榴弹等。这类弹药靠外界提供的投掷力或赋予的速度实现飞行运动。布设式弹药——包括地雷、水雷等，采用人工或专用工具、设备将之布投于要道、港口、海域航道等预定地区，构成雷场。1.2.3按装填物类型分按装填物类型可将弹药分为：常规弹药、化学（毒剂）弹药、生物（细菌）弹药、核弹药四种。弹药概论４化学弹药——战斗部内装填化学战剂（又称毒剂），专门用于杀伤有生目标。战剂借助于爆炸、加热或其它手段，形成弥散性液滴、蒸汽或气溶胶等，黏附于地面、水中或悬浮于空气中，经人体接触染毒、致病或死亡。生物弹药——战斗部内装填生物战剂，如致病微生物毒素或其它生物活性物质，用以杀伤人、畜，破坏农作物，并能引发疾病大规模传播。核弹药——战斗部内装有核装料，引爆后，能自持进行原子核裂变或聚变反应，瞬时释放巨大能量，如原子弹、氢弹、中子弹等。常规弹药——战斗部内装有非生、化、核填料的弹药总称，以火炸药、烟火剂、子弹或破片等杀伤元素、其它特种物质（如照明剂、干扰箔条、碳纤维丝等）为装填物。生、化、核弹药由于其威力巨大，杀伤区域广阔，而且污染环境，属于“大规模杀伤破坏性弹药”，国际社会先后签定了一系列国际公约，限制这类弹药的试验、扩散和使用。本书所讲弹药都属常规弹药。1.2.4按配属分按配属于不同军兵种的主要武器装备，弹药可分为下列几类：炮兵弹药——配备于炮兵的弹药，主要包括炮弹、地面火箭弹和导弹等。航空弹药——配备于空军的弹药，主要包括航空炸弹、航空炮弹、航空导弹、航空火箭弹、航空鱼雷、航空水雷等。海军弹药——配备于海军的弹药，主要包括舰、岸炮炮弹、舰射或潜射导弹、鱼雷、水雷及深水炸弹等。轻武器弹药——配备于单兵或班组的弹药，主要包括各种枪弹、手榴弹、肩射火箭弹或导弹等。工程战斗器材——主要包括地雷、炸药包、扫雷弹药、点火器材等。1.2.5按控制程度分根据对弹药的控制程度可将其分为无控弹药、制导弹药和阶段控制弹药。无控弹药：整个飞行弹道上无探测、识别、控制和导引能力的弹药。普通的炮弹、火箭弹、炸弹都属于这一类。制导弹药：在外弹道上具有探测、识别、导引跟踪并攻击目标能力的弹药，如导弹。此外，还有一些弹药介于上述两类弹药之间，它们在外弹道某段上或目标区具有一定的控制、探测、识别、导引能力。如弹道修正弹药、传感器引爆子弹药、末制导炮弹等，是无控弹药提高精度的一个发展方向。1.3炮弹的一般知识本书所讲的大部分弹药的内容属于炮弹，为了便于讲解，本节专门介绍一些有关炮弹方面的一般知识。第1章弹药概述５1.3.1炮弹及其发射过程炮弹是指直径在20mm以上，利用火炮将其发射出去，毁伤目标、完成战斗任务的弹药。炮弹一般由弹丸和发射装药两大部分组成。弹丸是直接完成战斗任务包括引信在内的炮弹部件。弹丸由很多零部件组成，类型不同，构成弹丸的零部件也不同，但大部分都是由引信、弹体、装填物、弹带、稳定装置（采用尾翼稳定的弹丸）等组成。发射装药主要是由药筒、发射药、底火等元件组成。药筒的主要作用是盛装发射药、装填入膛时起定位作用等。发射药是发射弹丸的能源。底火的用途是点燃发射药。发射时炮弹装入炮膛的情况如图1-1所示。射击过程是从击发开始的，通常采用机械作用使火炮的击针撞击药筒底部的底火，使底火药着火，底火药的火焰又进一步使底火中的点火药燃烧，产生高温高压的气体和灼热的小粒子，从而使火药燃烧，这就是点火过程。图1-1炮弹射击待发状态示意图点火过程完成后，火药燃烧，产生了大量的高温高压气体，推动弹丸向前运动，弹丸的弹带直径略大于膛内阴线直径，所以在弹丸开始运动时，弹带是逐渐挤进膛线的，前进的阻力也随着不断增加，当弹带全部挤进膛线时，即达到最大阻力，这时弹带被刻成沟槽而与膛线完全吻合，这个过程称为挤进膛线过程。弹丸的弹带全部挤进膛线后，膛内阻力急速下降。弹丸开始加速向前运动，由于惯性，这时弹丸的速度并不高。随着火药继续燃烧，高温的火药气体聚集在弹后不大的容积里，使得膛压猛增，在高压作用下，弹丸速度急剧加快直至飞离炮口。弹底到达炮口瞬间弹丸所具有的速度称为炮口速度。之后打开炮闩，退出留在膛内的药筒，即完成一次射击过程。1.3.2弹丸所受空气阻力及影响影响弹丸在空气中运动时，除受重力作用以外，主要受到周围空气作用产生的阻力，按其产生的原因不同，可分为摩擦阻力、涡流阻力和激波阻力三种。摩擦阻力是由于空气分子和弹丸表面之间相互作用引起的；弹丸在空中运动时，头部受到的气流压力比较大，尾部因气流分离而产生一涡流低压区，这样弹丸前后就形成压力差，由压力差产生的阻力就是涡流阻力，也叫压差阻力；当弹丸以超音速运动时，弹头部和弹尾部会出现激波，弹带炮尾发射药定心部炮管体膛线药筒点火药击针闩体底火弹丸弹药概论６由于激波而产生的阻力，称为激波阻力。空气阻力的大小取决于弹丸的运动速度、空气密度、弹丸横截面积和弹丸的形状等因素。根据空气动力学知识，空气阻力的表达式为：20)(21vsMCRx（1.1）式中：R为空气阻力（N）；v为弹丸相对空气的速度（sm/）；为空气密度（3/mkg）；s为弹丸最大横截面积（2m）；M为弹丸运动速度与音速的比值，称为马赫数；)(0MCx为攻角为0时的阻力系数，是弹丸运动速度的函数。（1）弹丸速度vv是指弹丸相对于空气运动的速度。弹丸速度越大，弹体和空气分子之间的摩擦加剧，气流在弹尾后面越不容易合拢，弹尾部的涡流区增大，尾部后面的压力就越低，激波的强度也越大。因此，弹丸速度增大时，摩擦阻力、涡流阻力和激波阻力都会增大。（2）空气密度空气密度越大，摩擦阻力、涡流阻力和激波阻力也越大。（3）弹丸最大横截面积ss是指弹体最粗部位的横截面积。当弹丸形状一定时，其外表面积随最大横截面积的增大而增大，所受的摩擦阻力就越大。弹丸最大横截面积越大，弹径越大，处于低压区的面积也就越大，涡流阻力越大，相应的激波面也大，所以激波阻力也大。（4）弹丸形状空气阻力的大小与弹丸形状有很大关系。弹丸头部越尖，产生的激波越弱；弹尾部流线形越好，出现的涡流区越小；弹丸表面越光滑，不仅摩擦阻力小，而且当弹丸在跨音速时，