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精确制导武器是第二次世界大战之后军事技术发展最为引人注目的成果之一,精确打击则是信息化条件下局部战争的主要作战样式。
精确制导武器 精确制导武器(precision guided weapon)这一术语起源于20世纪70年代,我国对精确制导武器的定义可以概括为:采用精确制导技术(系统),直接命中率很高的武器。随着光电器件、微波半导体器件、集成电路和信息处理等技术的快速发展,世界上相继出现了许多小型化、高精度、低成本的制导系统,它们可装在弹体很小的导弹、炮弹和炸弹上,从而使弹体打击面目标变成了攻击点目标,这种采用制导技术的武器就是精确制导武器。由于其具有精确的制导打击能力,能在战场上取得惊人的作战效果,因此引起了人们的广泛关注。目前这种武器所采用的制导方式有很多,包括有线指令制导、电视制导、红外制导、激光制导和微波雷达制导等,而射程较远的还可采用复合制导,即先用精度较低的制导系统把武器引导到目标附近,再用高精度末制导系统引向目标。 |
近年来,世界主要国家对精确制导武器破坏效应的研究呈现强劲的发展势头。《精确制导武器侵彻效应与工程防护》是一本系统反映国内外相关领域同行和作者本人研究成果的学术专著,它针对精确制导武器侵彻效应计算方法、侵彻过程理论分析、数值分析的基本理论及材料模型、动能侵彻弹的力学设计、典型常规战斗部对工程材料的侵彻破坏效应、遮弹结构和偏航机理等进行了系统的总结、分析和研究,是一本理论性和应用性都十分强的好书。
侵彻效应 侵彻效应是指弹体高速撞击并钻入靶体对弹体和靶体产生的破坏效应,若弹体穿透金属靶体,人们又习惯称为穿甲。侵彻效应研究在军事上一直具有十分重要的意义,对国防尖端科技和国民经济建设有着巨大的推动作用,该研究历史久远,可追溯到19世纪以前,但真正取得进展和实际应用还是在20世纪,特别是在第二次世界大战发生以后,侵彻破坏效应机理才得到深入研究,而与日俱增的军事需求正是推动侵彻问题进一步向前发展的主要动力。军事上,提高弹体的侵彻能力,使之能有效地摧毁敌方的军事目标,是所有武器研制工作的重要任务,同时提高防护工程的抗侵彻能力,从而有效地保护重要目标,也是防护工程最关心的问题。 |
精确制导武器侵彻效应与工程防护研究涉及弹靶相互作用、材料本构、应力波传播、试验研究、数值模拟等诸多领域,包含高压、高能量输运、高应变速率、惯性效应等强非线性的动力学及应用力学的诸多方面。无论是在作用机理和物理模型、试验技术和测量手段,还是在数值模拟方法等方面,都存在许多科学技术难题,相关研究已经成为爆炸冲击力学研究的热门领域。因此,加强弹体侵彻效应和防护技术研究及其相关成果的传播、交流,不仅有着重大的科学价值,而且具有十分重要的现实意义。
防护工程 防护工程是能抵抗或削弱武器效应的工程设施,其防护形式和措施是随着武器、战争和战争指导思想的发展及工程技术的进步而不断发展的,在什么样的特定历史条件下,就有什么样的作战环境及与其相应的防御措施。纵观人类战争史,进攻武器和防御措施都是对立统一、此消彼长的,从冷兵器时代的城池、城堡、城墙筑城体系,热兵器时代的要塞、阵地筑城体系到核武器时代的地下工程,均体现了“矛”与“盾”的发展规律。防护工程是国家防护系统中最庞大、最重要的组成部分,使用最广泛,也最有效。因此,随着精确制导武器打击能力的不断增强,防护工程也必将趋向更高层次的发展。 |
本书涵盖面之广、信息量之大、耗费精力之多是可想而知的。主要作者任辉启研究员长期从事防护工程科研工作,是我军常规武器破坏效应与工程防护专业领域内的知名专家,他这种锲而不舍、认真执着的精神难能可贵。
本书主要内容具有以下特色:
1. 紧密跟踪并系统论述了发达国家在役常规精确制导武器的现状及其发展趋势,给出了典型常规战斗部的战术技术指标;详细讨论了弹体侵彻效应的柱形空腔膨胀模型、球形空腔膨胀模型、土盘浮动锁应变模型、高速侵彻半无限厚靶模型的理论依据、基本假设和适用范围,并对斜侵彻理论、侵彻弹体质量侵蚀模型、弹体侵彻多层介质的运动规律模型进行了探讨。
2. 深入分析了精确制导武器侵彻效应经验分析方法,讨论了现有公式的使用条件、计算精度和优缺点,并以量纲分析为基础,提出了适应速度区间更大、精度更高的侵彻效应近似分析方法。
3. 详细讨论了精确制导武器侵彻效应数值分析方法,给出了常用材料本构模型及状态方程,重点探讨了靶体尺寸、边界条件、网格大小及相关计算策略对计算结果的影响。
4. 对动能侵彻弹弹体结构的相关力学问题进行了分析研究,重点探讨了理论模型、弹体的力学设计、混凝土靶体设计等基本问题,并通过足尺和缩尺弹体的侵彻试验,进一步验证了设计思路和原则的正确性。
5. 综合分析了弹体侵彻土壤、岩体、普通混凝土、钢纤维混凝土、金属块石复合材料、钢筋混凝土的试验结果,给出了弹体对土壤、岩体和混凝土的侵彻深度计算公式,讨论了弹体初速、峰值加速度、变形等对侵彻深度的影响。
6. 利用刚体动力学研究了弹体撞击异形体引起的攻角效应,探讨了几何不对称性和强度不均匀性对弹体偏航和侵彻深度的影响,指出了影响弹体偏航的主要因素。
7. 在综合分析块石混凝土、钢球混凝土、钢管栅混凝土、表面异形偏航板和钢板混凝土抗弹体侵彻效应试验研究成果的基础上,总结出了各种遮弹结构的无量纲侵彻深度,探讨了复合遮弹层的合理结构形式和相应的设计计算方法。
作为首批读者,我热忱地祝贺本书的出版,也相信该书的出版发行将对推动常规武器侵彻效应和工程防护技术研究的深入发展产生积极的影响。
杨秀敏
2013.07
本文由刘四旦摘编自任辉启等编著《精确制导武器侵彻效应与工程防护》(北京:科学出版社,2016.1)一书杨秀敏为该书所撰“序”。文中基本概念栏摘编自该书“第一章 绪论”部分,标题为编者所加。
精确制导武器的长足发展,给防护工程造成了前所未有的现实威胁,而精确制导武器的侵彻效应则是防护工程重点关注的课题。《精确制导武器侵彻效应与工程防护》在综合分析精确制导武器发展现状与趋势的基础上,较为详细地论述了精确制导武器侵彻效应的理论分析、经验分析、近似分析和数值分析方法,以及精确制导武器动能侵彻弹的力学设计,并借助国内外现有弹体侵彻效应的研究成果,运用爆炸力学、冲击动力学、计算力学等相关知识,揭示和探讨了弹体侵彻工程材料的力学行为、破坏效应及其防护技术。本书是一本理论性和应用性都十分强的专著,可供土木工程抗灾与防护工程、爆炸力学、岩土工程等专业的师生,以及科研工作者和工程技术人员学习参考。
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