战斗部跌落安全性试验方法的述评

张学伦

(重庆红宇精密工业有限责任公司， 重庆 402760)

跌落试验是评定战斗部安全性的重要试验之一，也是武器装备定型的一个考核项目。纵观近年来战斗部安全性跌落试验，多是结合自身型号的要求而各自制定试验条件、方法和要求，因此在产品的技术状态、试验数量、试验条件等各个方面差别较大，导致战斗部跌落安全性未能全面评定和存在争议。在此综合分析了国内、外相关标准的要求和规定，结合多型战斗部跌落试验的具体过程，立足于充分反映装备使用任务剖面相关环境和使用过程，提出对现行标准方法并进行讨论，展望今后国家标准制、修订工作从内容和形式等方面逐步与国际、先进标准接轨的努力方向。

1 国内标准

我国在弹药安全技术方面开展了大量研究，取得了一定研究成果，但仍缺乏工程系统应用成果。在战斗部跌落安全性评价方面，开展了大量的前期探索研究工作，制定了多个有关战斗部跌落安全性试验要求和试验方法的国家军用标准和相关行业标准，主要有GJB357—1987《空-空导弹最低安全要求》[1]、GJBZ 20296—1995《海军导弹及其设备安全性要求》[2]、GJB3852—1999《弹道式导弹常规弹头通用规范》[3]、GJB 3557—99 《反坦克导弹破甲战斗部通用规范》[4]、GJB4038—2000《 地地导弹子母弹战斗部试验规程》[5]、GJB5144—2002《战术导弹战斗部通用规范》[6]、GJB8018—2013《地地常规导弹整体爆破弹头试验规程》[7]、QJ 2280—1992《空中发射的飞航导弹最低安全要求》[8]、Q/SB405—2010《飞航导弹战斗部设计定型试验通用规范》[9]、WJ 20343.6—2016《战术导弹战斗部安全性评估方法 第六部分：跌落》[10]等相关标准，其主要要求如表1所示。

表1 部分相关标准主要要求

所制定的战斗部跌落安全性试验方法标准囊括了我国不同的武器型号在使用任务剖面中的使用环境和要求，展现了在技术状态、试验数量、试验条件等方面其体系研究和应用的成果，体现了标准所要求的实用性,广泛应用于战斗部产品的鉴定检验中。但同时也反应出战斗部跌落安全性试验方法标准太多，没有全面涵盖武器系统的使用状态和使用特性，在产品的技术状态、试验数量、试验条件等各个方面差别较大，导致战斗部跌落安全性评定方法缺乏唯一性和存在争议性。

2 国际、国外标准

美国、法国以及北约组织在弹药安全性评价与试验技术方面开展了系统性研究，形成了系列化的弹药安全性试验标准，这些标准的可操作性很强，并在标准中提出了大量的弹药安全设计的方法和要求，其标准涵盖了从武器系统研究策划、技术实施、安全性检验评估、验收以及后继使用信息反馈等全寿命过程。对于弹药的跌落安全性试验方面，北约制定了STANAG 4375《安全跌落，弹药试验程序》[11]，美国制定了MIL—STD—2105D《非核弹药的危险性评估试验》[12]标准，规定12 m(40 inch)跌落试验参照STANAG 4375进行。

综观以上标准，均明确要求和贯彻了一个原则，即试验设定条件应能够涵盖在“服役期内”“最恶劣”条件下发生意外的所有可能情况，具体跌落试验，包括：发生意外摔落时一般可能的最大跌落高度(勤务跌落试验的跌落高度最少为12 m；部署跌落试验的高度通常不大于3 m)和受到撞击时最危险(关键)的方向；试验样品的技术状态应为对跌落最敏感的状态(对于勤务配置，通常包括封装的带引信或不带引信以及不带安执机构状态；对于部署配置，通常都指未封装的或带战术分包装的以及不带安执机构的状态)；样品跌落撞击时环境应力条件，撞击面(撞击表面应为光滑的厚度至少为75 mm的钢板)等等。查阅其他相关标准，针对相应试验对象也部分规定或隐含了同样的要求，即对装备在服役期内规定的操作流程和条件下可能经历的所有事件和过程进行全面分析，选取其中最恶劣的情形设定试验条件。STANAG 4375主要规定及要求如表2所示。

3 对国内外标准的评述

事实上，我国的导弹战斗部跌落安全性试验方法标准普遍结合了型号研制与使用的实际情况，有自己的特色，多数方法具有很好的实用性,具有良好的试验基础,但不可否认,与国外标准相比，我国的标准尚有不足。在标准使用中，其中有些标准缺乏对制定、分析和应用战斗部跌落安全性试验方法的指导作用，迫切需要有相应的方法统一和规范标准的具体内容。通过对比分析、验证试验,将适合我国试验条件、有价值的方法等同、等效采用国际先进标准,或在此基础上补充、完善,制定我国的国家军用标准。

3.1 基本准则

STANAG 4375、MIL—STD—2105D标准，明确要求和贯彻了一个原则，即试验设定条件应能够涵盖在“服役期内”“最恶劣”条件下发生意外的所有可能情况。国内标准虽然根据实际应用情况对跌落安全性进行了分解，但此原则应用特征并不明显，国内有些标准明显未充分考虑使用该原则，致使跌落安全性验证不充分。表1中的跌落高度、跌落台面和跌落方位等均较实际应用情况宽松，导致装备存在安全风险。涵盖在“服役期内”“最恶劣”条件下发生意外的所有可能情况的这个原则也应是我国导弹战斗部开展跌落安全性试验必须遵守和执行的，即应当在试验前对装备在服役期内规定的操作流程和条件下，对可能经历的所有事件和过程进行全面分析，选取并按照其中最恶劣的情形规定试验条件。

3.2 产品技术状态

STANAG 4375标准，明确要求和规定了产品技术状态为勤务装置和部署装置，分别对应不同的装置技术状态具有不同的试验条件，MIL—STD—2105D要求和规定了产品技术状态为全备弹状态。国内标准并未细分产品的技术状态，战斗部基本不包括引信或安执机构。虽然作为全备战斗部装备组件或分系统的引信或安执机构均依照各自相应的标准(如GJB 573A—1998[12]、GJB 5309—2004[12]等)和规定，在战斗部跌落试验前完成了相应的跌落安全性等试验和考核，但全备战斗部状态下在结构关联、作用响应等方面，与单独组件状态试验情况不同，因此，应在引信或安执机构等各分系统、组件完成各自安全性评定和考核的基础上，以危险因素齐全的全备战斗部技术状态进行试验，方可涵盖和模拟最恶劣、危险的全备战斗部装备状态。如果装备在使用中有多种状态(如装箱和不装箱，配装不同状态战斗部等)，则应对不同状态分别进行试验。国内标准还有待进一步完善和细化产品试验技术状态。

表2 国外标准主要要求

3.3 跌落高度

跌落安全性试验的目的就是为了考核装备在“服役期内”“最恶劣”条件下发生意外摔落的安全状况，高度是试验最重要的参数和要求，因此高度的确定应充分研究各型、各类武器装备在服役期内规定的使用条件、所有可能涉及的场所、平台、事件等，进行详尽分析和对比，包括设施、运输工具、装载平台等，分别分解出其在使用中可能出现的跌落高度最极限、恶劣和危险的具体条件，选取其中最大可能高度作为最恶劣和极限的试验和评估的设定条件。从表l中可以看出，不同产品、不同标准，对高度的规定差别较大。而STANAG4375、MIL—STD—2105D的高度规定较为严格，涵盖了战斗部所涉及的使用场所、规定的操作流程和条件下可能的最大跌落高度。因此在试验模拟时，既要考虑最大高度，还要考虑相应的产品状态分别进行试验，或者综合分析确定最恶劣的条件进行试验。

3.4 跌落台面

战斗部装备在勤务和使用寿命期内可能意外摔落的摔落面有库房阵地混凝土地面、公路混凝土地面、码头混凝土地面、水面、舰船甲板、跌路和发射阵地的普通地面及设备等金属或非金属表面等等，而跌路安全性试验的目的是模拟“服役期内”“最恶劣”的条件。在跌落台面的选择上应把握两个原则：一是要求跌落台面能够提供大于等于(即最恶劣和极限的)摔落面给予装备的撞击力度；二是要求跌落台面能够充分反映跌落对战斗部装备撞击部位及其受损的最危险状况及危险触发诱因。STANAG 4375、MIL—STD—2105D的跌路台面至少为75 mm厚的钢板，钢板布氏硬度最低值必须为200。采用最小抗压强度为28 kN/m2的至少600 mm厚的钢筋混凝土或者460 mm厚的碎石来粘结和支撑整个钢板。其规定较为严格，涵盖了战斗部所涉及的使用场所、规定的操作流程和条件下，意外摔落可能出现的最高严酷度，因此选用上述钢板跌落台面的要求是适宜的。

表1中绝大部分标准均规定采用钢板(一般规定钢板最小厚度为75 mm，硬度不低于200 HB，水平固定最少610 mm厚的混凝土基座上。钢板表面平整，长宽至少是样机最大尺寸的1.5倍)作为跌落台面表面，与STANAG 4375和MIL—STD—2105D保持了一致。但仍有部分标准跌落台面采用混凝土，其是否能全面表征战斗部在勤务、使用环境中可能的跌落对装备的撞击力值是最恶劣和极限的条件，还有待研究和探讨。

3.5 跌落方位

STANAG 4375规定，应做不同的撞击方位试验，一般为主轴垂直前端向下、主轴垂直底端向下、主轴水平、头向下45°、底向下45°五种方位，每发产品各试验1次。MIL—STD—2105D规定，应做不同的撞击方位试验，一般为主轴垂直前端向下、主轴垂直底端向下、主轴水平3种方位，每个方位应独立跌落试验至少3次。国内标准中，除GJB 4038、GJB 3557是多方位外，其余标准均是只进行主轴水平的跌落方位，跌落数量一般为一发。从严格试验、充分考核的角度来说，现有的标准对试验方位的规定并不全面。但考虑经费、实施难度等多种因素，则应结合已有试验结果全面分析战斗部装备的特点和使用过程经历，开展分析评估，确定合适的跌落方位和跌落产品数量，确保最恶劣条件的充分考核。

3.6 环境应力

STANAG 4375和MIL—STD—2105D规定，进行跌落试验之前，对试验件的预处理应考虑试验件以前的使用寿命记录，包括某些环境和温度应力的模拟，这些环境应力会在弹药的自由降落(冲击)过程中引起不可逆的损害而影响弹药的安全特性。国内标准未规定该项内容，由此可能降低了战斗部的跌落安全特性考核的真实度和严酷度。

3.7 标准修订建议

应当说国内标准中多数战斗部跌落安全性方法具有一定的实用性，但和国外标准相比，其先进性、准确性、规范性和唯一性仍存在差距；在等同、等效采用国际、国外先进标准的同时,尽可能将我国战斗部在勤务、部署和使用过程中的特色和特征融入到跌落安全性试验方法的制、修定中， 从而做到国内标准化与国际标准化工作同步；同时，在战斗部跌落安全性试验方法标准制、修定后应定期调查其被试验单位接受程度和利用率，把实用性作为试验方法标准制、修订的依据之一。

4 结论

综合分析对比国内外战斗部跌落安全性相关标准的优缺点，结合国内战斗部跌落安全性试验考核的具体过程、试验原则、试验方法、条件和要求等进行了分析，提出了战斗部跌落安全性试验标准制、修订的建议。