彈頭

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彈頭英語:Warhead),為任何武器系統唯一用以摧毀敵人的部分,但現代戰爭中彈頭所要摧毀的「目標」遠較過去為廣,且各種目標的性質差異甚大,因此改進彈頭的設計與使用方法,以使彈頭能發揮最大的效果,則是武器發展過程的必要努力。

基本組成[编辑]

彈頭基本功能元件包含酬載(Payload)、引信(Fuze)以及保險與備炸(Safety and Arming, SA)裝置等三項。不同彈頭型式就是根據改變這三項中任一或二項的運作方式,甚至改變全部三項的運作方式而有所差異。然而,並非所有的彈頭均可清楚分辨這三項元件,例如一般飛彈中都具有酬載、引信與保險及備炸裝置等三項元件,但一般砲彈中則僅有二項裝置,除了酬載外,引信已經與保險及備炸裝置整合(稱為引信裝置)。以下便就這幾項元件分別簡述:

酬載[编辑]

所謂酬載是彈頭中直接造成破壞的部分,但也有例外,例如照明彈內部的發光裝置,或心戰炸彈內裝的傳單等。

對目標造成物理性破壞的力量來自酬載的化學能機械能核能的轉換過程;也可藉由施放化學、生物或放射性物質,來摧毀或腐蝕所有形式的生命或物質。因此在選擇酬載時必須考量目標的性質。

引信[编辑]

引信為引爆彈頭內酬載的裝置。為達到最佳效果,引爆程序必須啟動於對目標造成最大破壞的時點上(即是「最佳起爆點(Optimum Time of Detonation)」)。最佳起爆點的決定係參照目標特性與攻擊幾何模式(如彈道狀況等)等因素,因此良好的引信必須藉助某些方法來獲得所需的最佳時機資料,並「引爆」酬載的裝置。常用的方法包括:由目標本身產生並輻射出的能量,或是根據武器本身的運動過程或加速度等;而取得資料的方法則可能是引信即具有搜集的能力,或由所屬武器內的其他裝置來提供。實際上,引信引爆酬載的時點控制,可由最簡單的接觸偵測(Contact-Sensing,如觸發)裝置到複雜精密裝置來決定正確時點。

保險與備炸裝置[编辑]

保險與備炸裝置在彈頭中擔負了兩項重要的功能:首先,藉著中斷引信與酬載間的連結,以避免意外爆炸的發生;第二,當毋需保險後藉著連結引信與酬載,達到隨時爆炸的目的。

對目標的影響[编辑]

由彈頭釋放能量而破壞目標的過程,稱為「能量耦合(Energy Coupling)」,而能量的形式則完全視酬載的特性而定。能量轉換所造成破壞效率取決於眾多因素,諸如目標位置、目標防護能力、能量形式、能量大小及破壞能力、能量轉換效率、放出的能量其衰減與擴散常數,以及環境因素造成的能量損失等。

散佈的問題[编辑]

當一群彈頭在相同情況下對同一目標攻擊,必定在預計命中點及其周圍形成散佈的落點,當後來的彈頭欲攻擊同一目標時,如果環境狀況有所變動,或目標改變其狀態(如突然靜止或加速等),這個落點所涵蓋的面積就會改變。不論是在有導引飛彈,或是無導引的砲彈或火箭,在攻擊目標時都會發生前述的狀況。顯而易見的,有導引裝置的彈頭由於在武器運動過程受到控制和修正,因此其落點的散佈面積較無導引裝置的彈頭微小。

摧毀機率[编辑]

摧毀機率(Kill Probability)是統計學上一種以數學機率表達彈頭摧毀目標可能性的方式。例如,目標被彈頭摧毀的機率假定為 a,未被摧毀的機率為 b,則 a 與 b 的總和為 1;換言之,當某一武器的摧毀機率為 80% 時,則可被認為在 10 次攻擊中有 8 次成功摧毀目標。但要注意的是,多次相互獨立的攻擊同時或連續發生時,必須分別觀察每一次攻擊的摧毀機率,而不是以總和的觀點來計算摧毀機率。

實務面上,摧毀機率的計算過程很複雜,因為其中牽涉到許多的變數,例如武器的可靠性、導引或射擊的精度、引信是否適當以及對目標的「能量耦合」是否足以摧毀或破壞目標等。即使如此,摧毀機率的計算仍是考量武器效能的重要參數之一。

参考文献[编辑]

  1. 劉錦坤、黃寶將、林作斌。彈頭最新研發方向與關鍵技術。新新季刊,34卷4期,民95年10月,頁151-163。
  2. 張簡圳惠。應用數值方法分析彈頭特性。義守大學電機工程研究所碩士論文,民94年。
  3. 高雄柏。彈頭精確殺傷效果的趨勢。尖端科技軍事雜誌,271期,民96年3月,頁70-73。