1.有效破片与杀伤破片的概念

榴弹的杀伤作用主要靠破片，但不是所有的破片都能对目标形成有效杀伤，下面介绍有效破片和杀伤破片的概念。

有效破片:是指弹丸爆炸后那些对目标具有杀伤能力的初始破片。这样，初速高的破片，破片相应的质量较小。此外，有效破片的具体质量还取决于杀伤判据。例如，当破片初速为1 000 m/s时，根据动能判据，其有效破片质量为0.16~0.2 g。

杀伤破片:是指在一定距离上，仍具有杀伤能力的破片。可见，质量较小的有效破片，在飞行不大的距离后，就不再是杀伤破片了。

2.榴弹杀伤面积测试方法

榴弹的杀伤作用主要用杀伤面积来衡量，一般有两种测试方法，即扇形靶方法和球形靶方法。

(1)扇形靶方法

采用扇形靶方法进行试验，所得到的杀伤面积称为扇形靶杀伤面积。扇形靶试验的布置情况如图4.1.2所示，弹丸直立于试验场中心，其质心距地面1.5 m，引信口朝上。在距离中心10 m、20 m、30 m、40 m、50 m和60 m处分别放置张角为60°的扇形靶板，靶板高3 m、厚25 mm，用松木或棕木制成。

图4.1.2　扇形靶试验示意图

弹丸爆炸后，破片将命中不同距离上的扇形靶板，分别统计各扇形靶上的破片数。凡能击穿靶板的破片，计为杀伤破片；嵌入靶板上的破片，2块可折算为1块杀伤破片。假定弹丸爆炸后，破片在侧向圆周上的分布是均匀的，这样就可由各个距离上扇形靶测得的破片数求出不同距离处各圆周上的破片总数。

以N′i表示任意一扇形靶上的杀伤破片数，Ri表示任一扇形靶距弹丸质心的距离，在Ri处，整个圆周上的杀伤破片总数为6N′i，则可作出R－N′曲线，如图4.1.3所示。

扇形靶方法的杀伤面积S可定义为

式中，S0为密集杀伤面积；S1为疏散杀伤面积。

所谓密集杀伤面积，是指在该圆周区域内，设置人形靶(高1.5 m、宽0.5 m、厚25 mm的松木板)时，能保证平均被一块杀伤破片击中时的面积。密集杀伤面积可表示为杀伤半径的函数:

对应密集杀伤面积的半径R0，称为密集杀伤半径。所谓疏散杀伤面积，是按下列公式定义的:

图4.1.3　杀伤破片数随距离的变化曲线

式中，R为半径变量；γ为在半径为R的圆周上每个人员目标接受的平均杀伤破片数；Rm为扇形靶试验布置的最大半径(对于口径大于等于76 mm的榴弹，为60 m，小于76 mm口径的榴弹，为24 m)。

图4.1.3中的N′是击在圆周、高3 m的扇形靶上的杀伤破片数。在整个圆周高1.5 m的目标靶上的杀伤破片数N为

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(2)球形靶方法

弹丸在空间某一位置爆炸，假定有一个球面包围着它，则向四周飞散的破片就击在球面上。根据破片击在球面上的痕迹，可以获得破片在各处的分布密度，这就是球形靶方法。

用球形靶方法求杀伤面积，还必须利用弹丸破碎性试验测定破片的质量分布，然后才能处理出杀伤面积。

设弹丸在目标上空某一高度处爆炸，破片向四周飞散，其中部分破片击中地面上的目标并使其伤亡，如图4.1.4所示。在地面任一处(x，y)取微元面dxdy。设目标在此微元面内被破片击中杀伤的概率为P(x，y)，则微元面内的杀伤面积为ds＝P(x，y)dxdy，全弹杀伤面积可表示为

可以看出，杀伤面积是一个等效面积，它意味着，若目标在地面以一定方式布设，目标密度σ为常数，则微面积dxdy内的目标个数的预期值为

图4.1.4　弹丸对地面目标的杀伤

即目标被杀伤数目的数学期望nk直接与弹丸的杀伤面积S成比例。当弹丸杀伤面积已知时，将它乘以目标密度，即可求出目标被杀伤数目的预期值。

为了求杀伤面积，除须给出有关目标的数据、杀伤准则外，还需知道弹丸的破片初速、破片的质量分布和飞散时的密度分布，以及破片速度的衰减规律，然后接一定的模型进行计算。

(3)扇形靶方法与球形靶方法的比较

扇形靶方法的试验项目较少，它的杀伤面积计算主要通过将试验数据稍做处理而求得，免去许多中间环节的计算与测试，具有简单易行的优点。但通过长期实践发现，扇形靶杀伤面积在某些情况下常常不能对弹丸的威力做出全面的评价，甚至出现明显有偏差的检验结果。而球形靶方法需涉及许多中间环节(如有关破片的形成、飞散、飞行中的衰减等)的计算与测试，计算较复杂，所得结果比较接近实际。

3.弹体破碎性试验方法

为了更具体地了解榴弹弹丸破片质量的分布情况，通常采用弹丸破碎试验的方法，它有沙坑试验和水中试验两种。

(1)沙坑试验

图4.1.5为弹丸沙坑试验装置示意图。沙坑四周是防护钢板，内圆筒与外圆筒之间装有减速介质(砂子或锯木屑)，其厚度需保证破片全部落于介质内，弹丸置于内圆筒的空腔中。内外圆筒用厚纸板或三合板、马粪纸等制成，其直径与高度取决于试验弹直径d与长度l。弹丸用电雷管引爆后，破片冲入砂中。将砂子过筛，除极小的破片外，95%以上的破片均可回收。回收的破片，大小不均，按一定质量范围分级，记下相应的破片数目。这种试验方法的工作量较大，工作环境和条件较差。

图4.1.5　沙坑试验示意图

(2)水中试验

图4.1.6为弹丸水中爆炸试验装置的示意图。圆柱形水井的直径为7 m，深度为6 m。井壁用钢板砌成，上下部分均用型钢加固，以防变形，井底由钢筋混凝土构成。为保护水井少受冲击波的冲击，延长水井使用寿命，在井底与井壁采用了减弱水中激波强度的结构，如用聚苯乙烯泡沫塑料、薄钢板和砂砾(天然砂子)三层组成的减振结构。也有在井底采用上述三层结构，而在井壁的钢板与混凝土壁之间形成一定厚度空气层。弹放在空气室内，室壁由聚氯乙烯塑料薄膜制成，室顶为木板，用胶与室壁密封，空气室直径d1为弹径d的4~5倍。空气室挂在网栏的中心，在网栏的下半部是带底的尼龙网(网眼为0.5 mm)，上半部由塑料丝编织而成。网栏放入水井中或从水井中升起时，用起重机起吊。试验弹爆炸后，破片受水介质作用而减速并沉到网中。爆炸试验后，为避免破片在空气中氧化，将破片收集到装有丙酮溶液的瓶子里，然后吹干并按质量分类。

图4.1.6　水中爆炸试验示意图

这种试验方法的优点是劳动强度较轻、工作效率高、环境清洁、破片真实性较好、介质性质较稳定等。