阅读说明：本技术 一种可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构 (Energy-gathering charge structure capable of forming scarf joint type metal and active double penetration bodies ) 是由 王海福 郑元枫 葛超 余庆波 汪德武 赵宏伟 王仕鹏 卢冠成 于 2021-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构。本发明包括起爆机构,壳体,主药柱,复合药型罩和压螺；其中,复合药型罩配合安装在主药柱一端设置的双锥凹槽内,包括金属药型罩和活性药型罩；其中,金属药型罩为圆锥体,活性药型罩为圆台；活性药型罩的内锥角大于金属药型罩；活性药型罩的上底面与金属药型罩的底面重合,下底面与主药柱的端面平齐。本发明聚能装药结构能够产生前驱高密度金属射流和尾随可爆活性杆体,并兼顾金属侵彻体和活性侵彻体两者优势,前驱高密度金属射流利用动能实现对装甲目标的大侵深侵彻,可爆活性杆体随入目标内部并发生爆炸,可大幅提高聚能装药破甲后效。(The invention discloses an energy-gathering charge structure capable of forming an embedded metal and active double penetration body. The invention comprises a detonating mechanism, a shell, a main explosive column, a composite explosive type cover and a pressing screw; the composite shaped charge liner is arranged in a double-cone groove arranged at one end of the main charge column in a matching way and comprises a metal shaped charge liner and an active shaped charge liner; wherein the metal shaped charge liner is a cone, and the active shaped charge liner is a round table; the inner taper angle of the active shaped charge liner is larger than that of the metal shaped charge liner; the upper bottom surface of the active shaped charge cover coincides with the bottom surface of the metal shaped charge cover, and the lower bottom surface is flush with the end surface of the main charge column. The energy-gathering charge structure can generate a precursor high-density metal jet and a trailing explosive active rod body, and takes advantages of a metal penetration body and an active penetration body into consideration, the precursor high-density metal jet realizes large penetration of an armored target by utilizing kinetic energy, the explosive active rod body enters the target along with the inside and explodes, and the energy-gathering charge nail-breaking aftereffect can be greatly improved.)

一种可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构

技术领域

本发明涉及聚能装药技术领域，具体涉及一种可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构。

背景技术

在未来地面战争中，装甲部队仍然有着十分重要的作用，能否有效地攻击装甲部队依然是取得战争主动权的关键。更为重要的是，有效打击装甲的根本目标并非仅仅是突破装甲防护，更要对装甲内部设备和人员进行有效的后效毁伤。目前反装甲武器主要采用的聚能装药战斗部一般使用高密度惰性金属药型罩，惰性金属药型罩在炸药爆轰波作用下形成高速射流，对目标侵彻深度能达到装药口径的8～10倍。然而，惰性金属射流单一动能毁伤机理，形成的侵彻孔径小，穿透装甲后如“强弩之末”，难以发挥后效毁伤效应。也就是说，现代战争对反装甲弹药聚能战斗部要求既能穿透装甲目标，又能对装甲后的人员、电子器件以及设备等有效打击，这是惰性金属药型罩聚能战斗部难以实现的。

与此同时，近十多年来，活性药型罩技术受到了国内外专家广泛的关注和大力研究。活性药型罩技术用于破甲聚能弹药，不仅能够减轻战斗部重量，简化设计结构，其形成的活性射流在利用动能穿透装甲后，可进入目标内部发生爆炸，释放大量化学能和气体产物，从而大幅提升对装甲内部目标的毁伤效应。然而，活性药型罩技术也面临一个瓶颈性难题，活性药型罩是由含能复合材料制备而成的，其密度、强度和延展性均不够理想，造成相应的活性射流虽能够产生强爆炸后效，但侵彻能力严重不足。具体来说，活性药型罩聚能装药仅适用于小着角下打击轻型装甲车辆，当着角偏大、或装甲较厚时，活性药型罩聚能装药将无法穿透装甲，这极大制约了活性药型罩在聚能战斗部上的应用。

即使使用传统的串联聚能战斗部，也很难在装甲后实现理想的后效毁伤，这是因为，反装甲时，传统串联聚能战斗部的前级战斗部侵彻孔径很小，后级战斗部很难随入到装甲内部，无法发挥后效毁伤效应。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构，该结构能够产生前驱高密度金属射流和尾随可爆活性杆体，并兼顾金属侵彻体和活性侵彻体两者优势，前驱高密度金属射流利用动能实现对装甲目标的大侵深侵彻，可爆活性杆体随入目标内部并发生爆炸，可大幅提高聚能装药破甲后效。

本发明的可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构，包括起爆机构，壳体，主药柱，复合药型罩和压螺；其中，复合药型罩包括金属药型罩和活性药型罩；

所述的主药柱整体为圆柱形，一端有与复合药型罩相配合的双锥形凹槽，另一端为平面；金属药型罩为空心圆锥体结构，底端开口，金属药型罩侧面与主药柱内小锥角锥形凹槽紧密贴合；活性药型罩为圆台(即截头圆锥)结构，两端开口；活性药型罩的上底面与金属药型罩的底面重合，下底面与主药柱的端面平齐，活性药型罩的锥角大于金属药型罩；活性药型罩侧面与主药柱内大锥角锥形凹槽紧密贴合；

壳体为阶梯圆管形状，两端开口，主药柱同轴装填在壳体大端内，主药柱平面端与壳体内底面紧密贴合，主药柱另一端通过活性药型罩由压螺压紧；壳体小端内设起爆机构，用于起爆主药柱。

进一步地，所述起爆机构、壳体、主装药、金属药型罩、活性药型罩和压螺均同轴。

进一步地，所述主药柱采用高能炸药，一般通过模具压装成所述结构，主药柱长径比约为0.8～1.5之间，通过起爆机构单点中心起爆。

进一步地，所述壳体采用低密度金属材料或高分子非金属材料，如铝壳体、尼龙壳体等。壳体一方面用于固定和保护起爆机构、装药和药型罩，另一方面用于提高装药能量利用率。

进一步地，所述两端开口的锥形活性药型罩采用含能粉体经冷压成型、高温烧结和机械加工制备而成。这种含能粉体是以高分子聚合物(如PTFE)粉体为基体，通过在其中填充一定量的含能金属粉体(如金属、合金、金属间化合物等)，构成活性含能混合物，常用的有PTFE/Ti、PTFE/Al、PTFE/Al/W、PTFE/Cu等混合粉末材料。所述活性药型罩内锥角一般等于外锥角，也可以适当小于外锥角1°到5°。

进一步地，所述金属药型罩采用高密度惰性金属材料，材料密度一般不低于7.8g/cm³，典型材料如铜、钨、铁、钨铜合金等。金属药型罩内锥角一般等于其外锥角，也可以适当小于外锥角1°到3°。

进一步地，所述压螺为圆环结构，一般采用45号钢，用于固定主药柱和药型罩，防止主药柱和药型罩从壳体大端滑落。

进一步地，活性药型罩和金属药型罩结构参数设计应保证下述式子两边基本相等：

上式中下标x，y分别代表活性药型罩和金属药型罩。其中，β代表压合角，v₀代表压合速度，α代表药型罩内半锥角，δ代表变形角。

有益效果：

(1)本发明在不改变现有聚能战斗部外廓结构与尺寸的基础上，采用双锥复合药型罩结构，利用主药柱爆炸后产生的爆轰波驱动双锥药型罩压垮、变形，顶部金属药型罩形成前驱高密度金属射流，实现对装甲的大侵深侵彻，底部锥形活性药型罩形成可爆活性杆体随入孔内，在装甲目标内部发生爆炸，从而利用气体和化学能释放，实现对内部装置和人员的高效毁伤；

(2)本发明结构简单，加工工艺较好，且成本较低；

(3)本发明形成的嵌接式串联侵爆侵彻体前后咬合，活性材料能较好尾随进入目标内部，克服了传统串联战斗部反装甲时后级战斗部难以随进的问题。

附图说明

图1为本发明聚能装药结构的结构示意图。

图2为本发明中壳体的结构示意图。

图3为本发明中主药柱的结构示意图。

图4为本发明中压螺的结构示意图。

图5为本发明中双锥型复合药型罩的结构示意图。

图6为本发明中主药柱爆炸驱动后，双锥形复合药型罩压垮、变形形成的嵌接式串联侵爆侵彻体作用装甲目标的示意图。其中，图6(a)为前驱高密度金属射流侵彻装甲示意；图6(b)为尾随可爆活性杆体在目标内部爆炸，产生强后效毁伤示意。

其中，1-起爆机构，2-壳体，3-主药柱，4-金属药型罩，5-活性药型罩，6-压螺。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种可形成嵌接式金属、活性双侵彻体的聚能装药结构，能够在不改变现有聚能战斗部外廓尺寸的基础上，形成串联侵爆侵彻体，既能实现对装甲目标的大侵深，同时又能在目标内部发生爆炸，大幅提升后效毁伤效应。

本发明的聚能装药结构如图1所示，包括起爆机构1，壳体2，主药柱3，金属药型罩4、活性药型罩5和压螺6。

如图3所示，主药柱3整体为圆柱形，一端有双锥形凹槽，金属药型罩4为圆锥结构，底端开口，金属药型罩4外表面与主药柱3小锥角锥形凹槽通过虫胶漆紧密贴合；活性药型罩5为圆台结构，两端开口，活性药型罩5外表面与主药柱3大锥角锥形凹槽通过虫胶漆紧密贴合；其中，如图5所示，活性药型罩小端端面与金属药型罩开口端面紧密贴合；壳体2为阶梯圆管状，两端开孔，壳体2小端内设起爆机构1，用于起爆主装药，主药柱3同轴装填在壳体2大端内，主药柱3平面端与壳体2内底面贴合，活性药型罩5底部与壳体2连接处由圆环形压螺6(图4所示)压紧，实现对壳体2、主药柱3、金属药型罩4、活性药型罩5的紧密配合。

如图3所示，主药柱3采用成熟可靠的压装工艺压装而成，材料采用密度为1.70g/cm³的8701炸药，药柱直径120mm，长度130mm。

如图5所示，金属药型罩4底部圆环平面与活性药型罩5小端圆环平面相接。

壳体2的材料采用常见的LY12铝合金(密度为2.78g/cm³)，其厚度为5mm。

金属药型罩4采用锥角为55°的紫铜药型罩，口径和厚度分别为70mm和2.5mm，其形成的前驱高密度金属射流能有效实现对装甲目标的侵彻毁伤。

活性药型罩5采用聚四氟乙烯、铝、钨、钽粉体混合物冷压成型和烧结硬化制备而成，其锥角为90°，厚8mm，小端和大端口径分别为70mm和120mm。

压螺6的材料采用常见的Q235钢金属材料，其密度为7.85g/cm³。

本发明聚能装药结构的工作原理如图6所示：该装药结构搭载于反装甲弹药中，当弹体到达规定的炸高时，该聚能装药结构通过起爆机构1点火引爆主药柱3。主药柱3爆炸后在壳体2的约束下，部分爆轰波能量首先作用于金属药型罩4，造成金属药型罩4向轴向汇聚并形成前驱高密度金属射流，随后，爆轰波将进一步造成活性药型罩压垮，形成尾随可爆活性杆体。本实施例中，前驱高密度金属射流通过自身动能实现对500mm厚装甲靶的侵彻，形成通孔(如图6(a)所示)，尾随可爆活性杆体通过之前形成的通孔进入目标内部，在其内部发生爆炸(如图6(b)所示)，在8m³范围内形成的爆炸超压约为0.16MPa。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。