Page 101 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 吴 昊，等： 基于战斗部侵彻动爆一体化效应的遮弹层设计 第 5 期

926 和 997 mm，开坑直径分别为 1 502、1 660、2 212 和 1 536 mm。图 12(b) 和 (c) 进一步给出了上述 4 个
起爆工况中测点 A 与测点 B 的应力时程。可以看出：随着起爆时刻的延迟，开坑直径和垂直侵彻方向的
应力先增大后减小，在 2.0 ms 起爆达到最大值；破坏深度和沿侵彻方向的应力随起爆时刻的延迟不断增
大，其中侵彻结束时刻起爆工况 DB-5.0 中破坏深度达到最大值。考虑到厚度为遮弹层的主要设计指标，
因此，本文中选择侵彻速度降为零的瞬间作为原型战斗部最不利打击工况的起爆时刻。

1000 100 50 45 MPa

81 MPa DB-0.4 41 MPa 42 MPa DB-0.4
800 DB-0.4 80 61 MPa DB-0.8 40 27 MPa DB-0.8
DB-2.0
DB-2.0
Velocity/(m·s −1 ) 600 (0.4 ms, 408 m/s) DB-0.8 DB-2.0 Stress/MPa 40 19 MPa Stress/MPa 20
60
30
DB-5.0
DB-5.0
27 MPa
400
(0.8 ms, 348 m/s)
20
10
200
(2.0 ms, 165 m/s)
DB-5.0
(5.0 ms, 0 m/s) 0 0
−20 −10
0 1 2 3 4 5 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
Time/ms Time/ms Time/ms
(a) Detonation time instants (b) Measuring point A (c) Measuring point B
图 12 不同起爆时刻及靶体应力时程
Fig. 12 Detonation time instants and stress-time histories of targets
Damage

1 502 mm 1 660 mm 2 212 mm 1 536 mm 1.0
0.9
0.8
576 mm 746 mm 926 mm 997 mm 0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
(a) DB-0.4 (b) DB-0.8 (c) DB-2.0 (d) DB-5.0
图 13 不同起爆时刻工况中靶体的最终损伤云图
Fig. 13 Final damage contours of targets corresponding to different detonation time instants
3 遮弹层防护设计
基于上述提出并经验证的战斗部侵彻动爆一体化有限元分析方法，对 NSC 和 UHPC 两种类型遮弹
层在 3 种典型战斗部打击下的破坏深度进行分析，并确定用于工程设计的两类遮弹层临界震塌和临界
贯穿厚度。

3.1 典型战斗部
钻地武器战斗部的侵彻爆炸毁伤能力与其质量、直径和装药量密切相关。本文中，分别选取 SDB、
WDU-43/B 和 BLU-109/B 作为 3 种典型战斗部，表 6 给出了 3 种战斗部的基本参数。需要说明的是，由
于战斗部真实壳体材料及其相应的力学性能缺乏公开的资料，因此，本文中选取目前常用的 1 400 MPa
级 高 强 钢 30CrMnSiNi2MoVE 作 为 弹 壳 材 料 ， 并 采 用 *MAT_JOHNSON_COOK 材 料 模 型 和 *EOS_
GRÜNEISEN 状态方程表征其材料特性，相关参数见表 5。弹载装药方面，SDB、WDU-43/B 和 BLU-

表 6 3 种原型战斗部参数
Table 6 Parameters of three prototypical warheads
战斗部 直径/mm 总质量/kg 长度/mm 弹壳壁厚/mm 头部曲径比 装药类型 装药质量/kg 等效TNT质量/kg
SDB 152 113 1 800 10.8 3 HMX 15.3 23
WDU-43/B 234 454 2 400 41.5 9 HMX 66.7 100
BLU-109/B 368 874 2 510 25.4 3 PBXN-109 238 324

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