6.1 子母弹战斗部作用原理
子母弹是以母弹作为载体,内装有一定数量的子弹,发射后,母弹在预定位置开舱抛射子弹,以子弹完成毁伤目标和其他特殊战斗任务的弹药。目前子母弹按控制方式主要分为子母式多弹头、分导式多弹头、机动式多弹头等几种类型。采用多弹头可降低被一个反导导弹拦截的可能性,大大提高突防能力;带多子弹的战斗部,威力散布面积比质量相同的单个战斗部散布面积要大;一弹多战斗部毁伤目标的可靠性大大提高。所以,发展多弹头的子母弹技术是提高武器效率的一种有效措施,也是战斗部技术的发展方向之一。多弹头战斗部的类型可以多种多样,但其设计原则和作用原理大多是相同的或者相似的。子母弹战斗部一般由母体和子弹、子弹抛射系统、障碍物排除装置等组成。子母弹战斗部的类型和普通战斗部一样,有爆破型、半穿甲型、聚能型和破片型等。当战斗部得到引信的起爆指令后,抛射系统中的抛射药被点燃,子弹以一定的速度和方向飞出,在子弹引信的作用下发生爆炸,以冲击波、射流、破片等杀伤元素毁伤目标。子母战斗部内的若干子战斗部装在单个的抛射装置上,或全部子战斗部装在一个抛射装置上。
目前所发展的炮射子母弹有杀伤子母弹、动能穿甲子母弹、破甲子母弹、发烟子母弹等,主要用于毁伤集群坦克、装甲车辆、技术装备,杀伤有生力量或布雷。在火箭和导弹战斗部上更是广泛采用了子母弹结构,各国争相发展的新型灵巧弹药中的末敏、末修弹都属于子母弹的范畴。
子战斗部的数量、单个质量和形状由导弹分配给子母战斗部的总质量和空间决定。子战斗部的数量有十几个至几百个。单个子战斗部的质量一般为1.4~2.3 kg,有的达8 kg,如美国的战斧巡航导弹的反跑道子战斗部。子战斗部的形状还受导弹战斗部舱的集装条件和子战斗部是否稳定的影响。稳定型子战斗部有尾翼或其他产生阻力的装置。非稳定型子战斗部有球形、立方体或近似立方体。
子战斗部的抛射装置之一是爆发式驱动抛射管。每个子战斗部有一个抛射管。抛射管按环向布置,径向对准。抛射管插入子战斗部的封闭的装配槽中。各抛射管内的推进装药同时点火,把子战斗部从导弹内向外抛出。有时子战斗部在导弹上的安装使它们的外侧表面形成导弹弹身外表面的一部分。在这种情况下,应精确加工和安装子战斗部,以便形成满意的导弹气动表面。如果子母战斗部装在导弹战斗部舱内,而且战斗舱有蒙皮,则在子战斗部抛射前,先用爆炸方法把蒙皮排除,以使蒙皮不会阻碍子战斗部的抛出。
对于子母弹的研究,国外的科研工作者起步较早。子母弹最早的雏形出现在20世纪50年代末的西方,他们迫切需要一种反集群坦克武器,所以子母弹的发展非常迅速,其应用范围也比较广泛,不但适配于榴弹炮、迫击炮、火箭炮等,而且还可装备于飞机投弹箱投放,或采用散布器进行散布。根据不同的目标,可分为空心装药反装甲子母弹、动能反装甲子母弹以及反装甲燃烧子母弹等。在20世纪60年代,美国研制155mm M483A1杀伤-破甲多用途子母弹来对付坦克等集群目标。在70年代后期,配备了型号为M444口径105mm杀伤子母弹、型号为M449口径155mm杀伤子母弹、型号为M741口径155mm反坦克布雷弹、型号为M731口径155mm杀伤布雷弹、型号为M825口径155mm发烟子母弹、型号为M404口径203mm杀伤子母弹、型号为M509口径203mm反装甲杀伤子母弹。联邦德国莱恩金属公司发展了型号为RH-49口径155mm子母弹,采用底部排气达到增程目的,49枚直径为42mm的子弹装在母弹内。
由母弹弹体、引信、抛射药、推力板、子弹等部分组成是子母弹的典型结构。弹体是盛装子弹的容器,母弹由火炮等发射平台发射,到达目标上空后,母弹中的子弹被抛射出来。针对不同的目标,母弹中的子弹可以为反坦克装甲子弹、智能型子弹、反机场跑道爆破子弹等。由于子母弹的出现,敌方重要的战略目标可以有效地被摧毁。以法国G1式155mm反装甲子母弹和美军CBU-24式杀伤子母弹为例。它是一种能携带63枚反装甲子弹,子弹内的药型罩在聚能装药的作用下压垮变形产生的射流击穿顶部装甲,产生的破片对人员具有杀伤作用,最大射程可以达到28 000m,子弹能够穿透100mm厚的装甲,单枚子弹的作用面积可以达到100m2,母弹内所有子弹的作用面积可以达到15 000m2。CBU-24式杀伤子母弹主要配用于A-4式、A-105式等飞机,属于子母航空炸弹,一枚母弹内装640或670枚BLU-26/B式杀伤子弹。此种子母弹是由飞机投放的,到达目标上空后,引信作用,引爆炸药,母弹内部子弹向目标射去。(https://www.daowen.com)
为提高子弹的毁伤效果,子弹落点需要实现有规律的散布。子母弹打击目标时,要想使得子弹命中目标的概率达到最大,通常是使子弹达到最佳的散布状态。子弹的抛射因素及抛射机构决定子弹运动过程中的参数和子弹的抛射方式。就目前来看,抛射子弹的方式按照其动力源,可以分为主动抛射和被动抛射两种方式。其中,ATACMS对人员杀伤的子母弹采用被动抛射中的离心式抛射,此种抛射方式可以使子弹散布面积达到最大。反装甲末端敏感子母弹采用主动抛射中的活塞式抛射,这种抛射方式可以把所产生的化学能全部转化为子弹抛射时所需要的动能,此时体积较大数量不多的子弹在动能的作用下射向目标。
子母弹在保证远射程和大威力的同时,向着研制出既能增大毁伤面积又能保持命中精度的自动捕捉、自动跟踪的目标方向发展。在众多国家中,美国是最早研究末端敏感子弹的国家。此后,法国、德国、俄罗斯、瑞典等国家在末端敏感子弹药的研究方面进展很大,法国ACED 155mm在敏感器的作用下,在目标斜距100m处引爆,可以击穿100mm厚的装甲,瑞典BONUS 155mm在敏感器的作用下,在斜距目标150m处上空引爆,108mm厚的装甲可以被击穿。美国耗资数十亿美元研制出Skeet航空布撒器。2003年,美国在伊拉克战场上使用了Skeet和SADARM末端敏感子弹药对装甲部队进行了攻击,取得了卓越的效果,充分说明了末端敏感子弹药是迄今为止对付装甲最有效的武器之一。例如,法国和瑞典联合研制博尼斯敏感子弹。
由法国的地面武器集团及瑞典的博福斯公司共同合作研制的博尼斯敏感子弹口径为155mm,当使用52倍口径发射时,其射程可以达到34 000 m。它是由安全引爆装置、反碰撞装置、引信、抛射装置、子弹、敏感器装置、母弹体、底排装置组成的。它是采用两片旋弧翼来实现稳定的,摒弃了采用减速伞的稳定方式,母弹到达目标区域上空约1 000m处引信作用,抛射药被引燃将子弹从弹底射出,此时旋转制动器作用,降低了子弹的下降速度和旋转速度,其降落速度约为45m/s,自转速度为15 r/s。在距离地面175m上空敏感器开始作用,按照螺旋状对目标进行扫描,其中扫描最大直径为175m,扫描角为30°,在探索到目标后,子弹引爆攻击顶部装甲,它可以穿透100mm厚的装甲。
目前,智能化弹药已经成为全新的装备和技术领域。美国的XM982型制导炮弹、法国的Pelican制导炮弹以及德国的Pzh200制导炮弹,其射程为50~100 km,圆概率误差CEP为10~30m,这些弹种都可以作为子母弹中的子弹。由于此种弹药具有射程远、价格相对低廉以及使用方便等优点,因此各国不惜重金研制。
经过多年发展,我国对于子母弹的研究,无论是在理论上还是在工程上,均取得了一定的成就。中国兵器工业203研究所以杨绍卿为首的研究员和他的研究小组成为我国智能弹药领域的先锋,他们征服了以末敏弹为代表的智能弹药的关键技术,同时,在末敏弹的研制中已经形成一套体系,经过分析、设计,运用仿真的方法后经过试验达到验收的标准等,从此我国跻身于美国、法国、德国、俄罗斯等少数可以自行研制出末敏弹的国家之列。