理论教育 航空爆破炸弹技术优化方案

航空爆破炸弹技术优化方案

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:航空爆破炸弹的作用效率用爆坑容积、冲击波比冲量、炸弹作用半径等表征。500-1型航空爆破炸弹图15-4所示是500-1型航空爆破炸弹示意图。该爆破炸弹有头部和尾部2个传爆管。500-1型航空爆破炸弹是一种高阻外形的航空炸弹。为了适应航空母舰舰载机使用,MK80系列炸弹采取了热保护。其目的是当航空母舰起火时能减小炸弹的反应敏感度。MK82 AIR则是227 kg级炸弹的改进型,装配BSU-49/B高阻力尾部装置。

航空爆破炸弹技术优化方案

航空爆破炸弹,主要是利用炸药爆炸后所形成的冲击波来摧毁目标,同时也有一定的侵彻作用、燃烧作用和破片的杀伤作用,适于机身内舱挂载,也可实现机舱外挂。其炸弹壳体一般用普通钢材制造。其装药通常为TNT炸药,现也广泛使用B炸药、H6炸药和其他混合炸药。装填系数均在0.4以上,最大达0.8(第二次世界大战时约为0.5)。弹体壁厚与半径之比小于0.1。圆径一般在100 kg级以上,最大可达20 000 kg级,其中以250~500 kg级使用最为广泛。

航空爆破炸弹的作用效率用爆坑容积、冲击波比冲量、炸弹作用半径等表征。其用途最广,战时消耗量最大,是战备生产的主要品种,可用来毁伤各种军事目标、工业基地、动力设施、防御工事、地下建筑、交通枢纽、铁路、桥梁、舰船、港口、机场、仓库和技术兵器等。对付地面目标配装瞬发引信;对付需从内部炸毁,或位于土层深处的目标配用延期引信。配装时间引信做定时炸弹。下面介绍500-1型航空爆破炸弹和美国MK80系列航空爆破炸弹的结构特点和作用原理,以及航空爆破炸弹常用减速装置。

(1)500-1型航空爆破炸弹

图15-4所示是500-1型航空爆破炸弹示意图。该弹由弹体、安定器、传爆管、弹耳和装药等组成。

图15-4 500-1型航空爆破炸弹示意

1—支板;2—内圈;3—外圈;4—制旋螺钉;5,24—防潮塞;6,23—连接螺套;7,22—螺套;8,21—纸衬筒;9—弹道环;10,19—传爆药柱;11—弹头;12,18—布袋;13,16—传爆管壳;14—弹身;15—炸药;17—翼片;20—尾锥体;25—弹耳。

弹体由弹头、弹身、尾锥体和弹道环等组成。弹头由铸钢制成,外形呈卵形,壁较厚。弹头前端为一平面,中央有传爆管的安装螺孔。弹头弧形面上焊有弹道环。弹道环是由钢板压制而成的。弹道环外径与弹身外径相同。弹身是由钢板制成的圆筒,其上焊有弹耳,前后两端分别与弹头和尾锥体焊接为一整体。尾锥体由钢板制成,锥度为26°。

安定器为双圆筒式,由钢板制成,并焊在尾锥体上。它包括4个翼片、4个支板、1个内圈和1个外圈。4个翼片对称地呈十字形分布。

该爆破炸弹有头部和尾部2个传爆管。头部传爆管用螺纹装在弹头中央的安装螺孔内,而尾部传爆管则焊接在尾锥体后端。传爆管由螺套、传爆管壳、连接螺套、制旋螺钉、纸衬筒和传爆药柱等组成。连接螺套与传爆管壳焊在一起,端面有制旋螺钉孔。连接螺套的内螺孔为引信的安装孔,其上旋有连接螺套。连接螺套上有引信安装螺孔,平时拧上防潮塞。连接螺套外缘有制旋缺口,由制旋螺钉将其定位。头部和尾部传爆管内各装有特屈儿传爆药柱。传爆药柱的质量为0.5 kg,装在布袋里,塞入传爆管,并被纸衬和连接螺套压紧。

该弹有2个弹耳和5个弹耳两种。弹耳由45号钢模锻而成,并焊在弹体上。弹耳及其焊缝的破坏载荷不小于6.867×104N。该弹内注装了TNT炸药203 kg。

该弹的主要诸元见表15-2。

表15-2 500-1型航空爆破炸弹主要诸元

该弹的威力:地面静爆冲击波压强(离爆心35m处)为2.65×104Pa,弹坑容积为145.4m3(投弹时航速为194.4 m/s,高度为8 000 m,对中等土质目标轰炸的试验结果)。

500-1型航空爆破炸弹是一种高阻外形的航空炸弹。其长细比较小,而阻力系数较大。为了适应喷气飞机外挂的需要,国内外都发展了低阻外形的爆破炸弹。这种炸弹外形呈流线型,而其长细比一般在8左右。

(2)美国MK80系列航空爆破炸弹

美国MK80系列航空爆破炸弹是美国于1950年投资研制的自由落体非制导低阻爆破炸弹,包括113.4 kg(250 lb)级MK81、227 kg(500 lb)级MK82、454 kg(1 000 lb)级MK83和907 kg(2 000 lb)级MK84。其主要战术技术性能如表15-3所示。它们已成为许多国家炸弹生产的制式产品。它们服役于美国空军海军和海军陆战队,并遍布世界的其他多个国家。到目前为止,美国大部分具有空对地攻击能力的固定翼飞机都挂载和投放过MK80系列炸弹。这些炸弹广泛用于对付炮兵阵地、车辆、碉堡、导弹发射装置、早期预警雷达和后勤供给系统等多种目标。

表15-3 美国MK 80系列航空爆破炸弹主要战术技术性能

①结构与性能特点:MK81~MK84系列炸弹结构类似(图15-5),而大小、质量和威力不同。炸弹头部为流线型,而其余部位呈圆柱形。其装有尾翼减速器,安装有M904式头部机械引信(呈圆锥形)和M905式尾部机械引信,以确保炸弹的作用可靠性。爆炸后能形成冲击波、破片等毁伤元素。为了适应航空母舰舰载机使用,MK80系列炸弹采取了热保护。其目的是当航空母舰起火时能减小炸弹的反应敏感度。

MK84炸弹的壳体厚度为14.27 mm。当攻击硬目标时,它采用FMU-139A/B触发/触发延期引信系统。MK83和MK82炸弹除采用头部和尾部引信外,也可采用近炸引信。MK81炸弹的长细比在8以上,而装填系数为38.1%。

②性能改进:多年以来,对MK81~MK84系列炸弹进行了几次改进。通常从炸药、起爆方式、尾部装置和投放方式上进行改进,采用了不同的炸药装填物和不同的起爆系统;对炸弹的壳体也做了适当的改进,目的是用于反潜和反舰。当装填PBXN-109不敏感炸药时,MK82和MK83分别变成BLU-111/B和BLU-110/B。根据炸弹的质量不同,可分别采用356 mm和762 mm间距的制式吊耳。

图15-5 美国MK 80系列炸弹

(a)MK82炸弹;(b)MK84炸弹;(c)MK83炸弹;(d)MK83炸弹飞行态

目前,该系列炸弹得到了最新的气动力改进。改进后的战斗部质量较小,约占爆炸时全弹质量的45%。MK84 AIR是907 kg级炸弹的改进型,装配BSU-50/B高阻力尾部装置。MK83 AIR是454 kg级炸弹的改进型,装配BSU-85/B高阻力尾部装置。MK82 AIR则是227 kg级炸弹的改进型,装配BSU-49/B高阻力尾部装置。这些高阻力尾部装置可从尾部展开“降落伞”状的气袋,通过快速减慢炸弹速度,让飞机逃离冲击波作用区域,来保证炸弹的高速、低空打击能力。尾部装置有一个低阻力尾舱,其内装有降落伞和打开尾舱放出降落伞的系索装置。降落伞是用高强度低孔隙尼龙制造的。当炸弹从飞机上投放时,系索解开,尾舱后盖打开,放出尼龙袋减速器,将整个伞包拉出尾舱,空气可从降落伞尾部的4个气孔排出。这种武器可以用低阻模式(尾舱在投放后关闭)或高阻模式投放。飞行员可根据任务需要选择低阻或高阻配置。

③使用武器平台:MK81~MK84系列炸弹既可作为独立炸弹投放使用,也可作为激光制导炸弹或机载空对地导弹携带的战斗部使用。若低空投放,则用机械式减速伞改装成白星眼(Walleye)AGM-62电视制导炸弹;当加装激光制导组件时就构成宝石路(Paveway)系列激光制导炸弹;将弹尾改为GPS/INS组合制导尾舱,即变成联合直接攻击弹药(JDAM)。(www.daowen.com)

美国的GBU-12,GBU-16和GBU-24宝石路激光制导炸弹分别是在MK82,MK83和MK84炸弹弹体上加装激光制导控制装置和气动力组件而成的。宝石路激光制导炸弹效费比较高,威力较大,结构简单,在战争中发挥了重要的作用,是一种十分有效的弹药。JDAM系列现有4种型号:GBU-29,GBU-30,GBU-31和GBU-32,分别配备MK81,MK82,MK84和MK83做战斗部,圆概率误差CEP为13m,最大射程为24km。

(3)航空爆破炸弹常用减速装置

20世纪60年代以来,为了回避已经加强了的防空火力,飞机经常采用低空水平投弹或俯冲投弹。为了适应这种战术,发展了一种低空减速炸弹。对这种炸弹有两个基本要求:一是挂在飞机上时,应能保证飞机具有良好的飞行性能。这就要求炸弹有良好的气动外形。二是在投弹时,应能保证飞机的安全,因而除要求采用弹射弹架使炸弹快速与飞机分离外,还要求炸弹的落速减缓。对爆破炸弹来说,目前各国使用和发展的大多是在爆破弹的弹体上加装不同结构的减速装置。

目前,航空爆破炸弹减速装置采用的形式主要有十字板式机械减速尾翼、板伞复合式减速尾翼、十字伞式柔性减速尾翼等。

①十字板式机械减速尾翼。该型减速尾翼由4块既可以闭合又可以张开的减速尾翼板、支承杆、联杆和套筒组成。飞机挂弹飞行时,减速尾翼板处于闭合状态(图15-6)。炸弹投下时,4块减速尾翼板张开(图15-7),在迎面气流阻力作用下起减速作用。十字板式机械减速尾翼的缺点是阻力小、减速效能低,因而安全斜距小;刚性尾翼易受空气动力干扰,使炸弹弹道不稳定,命中精度低,投弹高度受到一定的限制。美国113 kg MK81Mod I“蛇眼”1减速炸弹和227 kg MK82Mod I“蛇眼”1减速炸弹的减速装置都采用这种形式。

图15-6 减速尾翼板处于闭合状态

1—弹体;2—尾翼释放带;3—减速尾翼。

图15-7 减速尾翼板处于张开状态

1—弹簧;2—支承杆;3—联杆;4—翼板;5—套筒;6—插塞;7—减速尾翼;8—轴环。

②板伞复合式减速尾翼。板伞复合式减速尾翼就是在十字板式机械减速尾翼的结构上,加装柔性环缝减速伞。飞机挂弹飞行时,减速尾翼板和减速伞处于闭合状态;炸弹投下时减速尾翼板和减速伞张开,在迎面气流作用下,使炸弹减速下落(图15-8)。其优点是开伞充气快,阻力较十字板式机械减速尾翼大,弹道稳定,连投间隔短;缺点是结构复杂,质量大,造价贵。英国454 kg MK1型炸弹配用M-117型板伞复合式减速尾翼。

③十字伞式柔性减速尾翼。用高强度绵丝绸缝制成十字形的减速伞,将其装在尾锥部内;炸弹投下时,拉出十字伞。在迎面气流作用下开伞充气,使炸弹减速下落。其优点是阻力大,弹道稳定,结构简单,造价低;缺点是伞带长,伞衣大,充气时间长,必须有连投间隔,因为齐投有可能互相缠绕。法国250 kg、500 kg“马特拉”减速炸弹,西班牙BRP-250 kg、BRP-500 kg减速炸弹和瑞典120 kg“威尔哥”减速炸弹的减速尾翼都采用这种形式。美国空军军械发展试验中心正在研制的一种用尼龙织物制成的气球降落伞组合式充气减速尾部也属于这一类型。

图15-8 板伞复合式减速尾翼工作过程

火箭减速装置。法国400 kg火箭减速炸弹,曾被以色列在1967年用来攻击埃及的机场跑道。它是在法国400 kg STA200型爆破炸弹尾部装上火箭减速装置而成的,如图15-9所示。其特点是位于炸弹尾部的4块稳定翼板之间有4个逆推力火箭发动机,在投放后点火工作,以抵消水平速度。接着位于炸弹尾部的正推力火箭发动机在转入垂直下落状态时点火工作,并烧掉减速伞,以增大落速(最大为160 m/s),提高侵彻力。尾部减速伞的功用是使炸弹迅速由水平状态转入垂直降落状态。这种减速炸弹用来对付坚固目标比较有效,但结构复杂、成本高,大规模使用受到限制。

图15-9 法国400 kg火箭减速炸弹

1—弹体;2—吊耳;3—程序控制机构;4—逆推力火箭发动机;5—正推力火箭发动机;6—喷管;7—减速伞;8—安定器;9—喷管;10—点火电池组

火箭减速炸弹的投放过程(图15-10)如下:

图15-10 火箭减速炸弹投放过程

(a)逆推力火箭发动机点火;(b)减速伞展开;(c)炸弹转向;(d)正推力火箭发动机点火

一是飞机在100 m高度投弹,经0.3 s之后,4个逆推力火箭发动机点火工作[图15-10(a)]。

二是经0.9 s之后,减速伞开始展开[图15-10(b)]。

三是在减速伞作用下,炸弹以大约0.35 r/s的角速度向下转,以增大落角[图15-10(c)]。

四是经4.7 s之后,4个正推力火箭发动机点火工作,并烧掉减速伞,以增大落速,提高贯穿力[图15-10(d)]。

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