Page 102 - 《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

109/B 战斗部内部分别填充 AFX-757、TEX 和 PBXN-109 炸药，由于 AFX-757 和 TEX 炸药的详细爆轰性
能和材料模型参数较难获取，从工程防护角度出发，选用能量水平更高的单质炸药 HMX [25] 进行代替。
HMX 和 PBXN-109 炸药材料模型和状态方程与 1.2 节一致，参数取值见表 1。弹体侵彻初速度参考实际
打击工况均取 340 m/s。图 14 给出了 3 种典型战斗部的示意图，其中黄色和阴影区域分别代表弹载装药
和电子元器件部分。

152 mm 1 075 mm 725 mm 234 mm
2 115 mm
1 800 mm 285 mm 2 400 mm

(a) SDB (b) WDU-43/B

368 mm

500 mm 2 010 mm
2 510 mm
(c) BLU-109/B

图 14 3 种原型战斗部几何尺寸
Fig. 14 Geometric dimensions of three prototypical warheads

3.2 遮弹层厚度
基于图 1 建立典型战斗部侵彻 NSC 和 UHPC 遮弹层侵彻动爆有限元计算模型。为减小边界效应的
影响，靶体边长取战斗部直径的 25 倍。综合考虑计算精度和效率，在 12 倍战斗部直径范围内靶体的网
格尺寸与 1.2.2 节一致，即 10 mm，其余区域网格尺寸逐渐扩大至 20 mm。NSC 和 UHPC 靶体材料参数取
值分别见表 2 和表 4，耦合算法、接触算法和删除准则参数取值等均与 1.2 节一致。通过试算，SDB、
WDU-43/B 和 BLU-109/B 战斗部打击 NSC 靶体的起爆时刻分别为 6.2、15.0 和 12.0 ms，打击 UHPC 靶体
的起爆时刻分别为 2.8、12.0 和 10.0 ms，起爆点为装药尾端中心位置。以 WDU 打击 UHPC 靶体为例，图 15
给出了侵彻动爆过程中不同时刻的靶体损伤云图，0～12 ms 为侵彻阶段，弹壳携带装药侵入靶体，形成
弹洞并产生逐渐向四周发展的裂缝；12～20 ms 为动爆阶段，装药的能量转化为弹壳动能、内能以及靶体
内能，在爆炸波和破片的联合作用下，靶体的损伤破坏进一步加剧。

WDU-43/B

HMX Explosion Projectile fragment
Damage
1.0
0.9
0.8
v 0 =340 m/s 0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0 ms 3 ms 12 ms 13 ms 20 ms 0.2
0.1
图 15 侵彻动爆过程 UHPC 靶体损伤云图
Fig. 15 Damage contours of a UHPC target under penetration and moving charge explosion
图 16 和 17 分别给出了 3 种典型战斗部打击 NSC 和 UHPC 遮弹层的靶体最终损伤云图。可以得

出：SDB、WDU-43/B 和 BLU-109/B 战斗部侵彻动爆作用下，NSC 遮弹层的破坏深度分别为 1.33、2.70 和
2.35 m，UHPC 遮弹层的破坏深度分别为 0.79、1.76 和 1.70 m。表 7 给出了 2 种方法的计算结果，可以看
出：采用侵彻动爆法预测得到的破坏深度大于侵彻静爆法，SDB、WDU-43/B 和 BLU-109 战斗部打击
NSC 靶体的破坏深度分别增大 29.13%、10.20% 和 7.71%，打击 UHPC 靶体的破坏深度分别增大 6.76%、

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