Согласно упомянутому ТО ракеты 9М38М1, ее БЧ содержит 33,5 кг ВВ ("смесь тротила и гексогена") в тонкостенном алюминиевом корпусе, покрытом двумя слоями стальных ГПЭ. Масса корпуса с ГПЭ - 34,5 кг. Единственный детонатор упирается в утонченную переднюю (со стороны ГСН) стенку корпуса БЧ и инициирует полусферическую волну детонации в массиве ВВ.
Гексоген на 35% "энергичнее" тротила, и на 60% "фугаснее" (по объему полости, образованной взрывом в стандартной свинцовой чушке), но он слишком чувствителен для применения в чистом виде. Марка ВВ (ТГ-* или ТГ-*/**, где * - % доля тротила, ** - доля гексогена) не указана ни в этом ТО, ни в других доступных мне источниках, но реально в боеприпасах вроде применяются смеси (или сплавы?) с содержанием гексогена от 20% до 80%. За отсутствием достоверной инфы, я ниже делал оценки для "средней" смеси - с 50% тротила ("
состав ТГ-50"?), но для других смесей ТГ результаты будут близкими.
Корпус, покрытый ГПЭ, имеет сложную бочкообразную форму, и разные кольцевые зоны боковой поверхности этого корпуса, при инициировании ВВ с торца, очевидно, дают существенно различный вклад в поле разлета ГПЭ. А именно, угол вылета ГПЭ из кольцевой зоны БЧ зависит от наклона этой зоны к оси БЧ и от угла, под которым к этой зоне подходит фронт детонации.
Сферический фронт детонации подходит к разным зонам ГПЭ под разными углами: почти параллельно слою ГПЭ в почти цилиндрической передней зоне "бочки" (до 10% ее длины), под значительным углом (десятки град, возрастая по мере удаления от детонатора) в центральной выпуклой зоне "бочки" и почти перпендикулярно слою ГПЭ в задней зоне "бочки" (порядка 20% ее длины). Для формирования "скальпеля" существенно, что только центральная зона БЧ (до 60% длины) имеет выпуклую образующую, а передняя и задняя зоны БЧ (каждая около 20% длины) - слегка "впуклые", с двоякой кривизной.
Рассмотрим физику разлета ГПЭ "по понятиям". Сначала рассмотрим простейший случай: фронт детонации синхронно достигает оболочки заряда ВВ (например, цилиндрический заряд, инициируемый гирляндой электродетонаторов на его оси). Когда этот фронт достигает оболочки, детонация ВВ заканчивается, и далее происходят разрыв оболочки с ГПЭ и адиабатическое расширение продуктов взрыва, разгоняющих ГПЭ, а также сжатие и нагрев окружающего воздуха, с образованием ударной волны в этом воздухе. При этом поток ГПЭ и продуктов взрыва, очевидно, перпендикулярен оболочке заряда ВВ.
Энергия в этом процессе преобразуется следующим образом. К концу детонации ВВ энергия взрыва локализована в сжатых и раскаленных продуктах взрыва в пределах оболочки. Затем она частично расходуется на разрушение оболочки, а остаток переходит в кинетическую энергию расширяющихся (и остывающих при этом) продуктов взрыва, осколков оболочки и ГПЭ, а также расходуется на сжатие и нагрев окружающего воздуха (в т.ч., на образование ударной волны в воздухе).
Если бы не было оболочки с ГПЭ и окружающего воздуха, то в идеале вся энергия ВВ перешла бы в кинетическую энергию продуктов взрыва. Соответствующая
предельная скорость для тротила равна 2,9 км/сек, а для гексогена 3,4 км/сек: такова была бы скорость истечения газов из гипотетического РДТТ с таким ВВ в качестве топлива, при очень большой степени расширения в сверхзвуковом сопле и полной релаксации "возбужденных" продуктов взрыва. Указанная предельная скорость для смеси 50/50 - около 3,1...3,2 км/сек. Это примерно в 2,5 раз меньше, чем скорость детонации такой смеси (около 7,7 км/сек).
При наличии оболочки с ГПЭ, значительная часть энергии расходуется на разгон осколков и ГПЭ. Если пренебречь прорывом газов сквозь 2 слоя ГПЭ, то энергия должна делиться пропорционально массам ВВ и корпуса с ГПЭ, и предельная средняя скорость ГПЭ - около 2,2 км/сек. На самом деле есть потери энергии на неполные остывание и релаксацию газов, на прорыв газов между ГПЭ, а также на сжатие и нагрев воздуха, с образованием в нем ударной волны - ИМХО, остается не более 1,8...2 км/сек, что примерно в 4 раза меньше скорости детонации. А при наличии нескольких фракций осколков и ГПЭ, ИМХО ("нутром чую"), самые легкие приобретут скорость до 2,2...2,4 км/сек, а самые тяжелые ГПЭ - около 1,5...1,7 км/сек. Эти скорости близки к тем, что приводились в докладе А-А.
Кстати, похожая пропорция масс и скоростей при стрельбе из танковой пушки 125 мм подкалиберным снарядом (разные типы снарядов весят от 6 до 7 кг, а полные заряды - около 8 кг пороха). Там предельная скорость пороховых газов порядка 2,5 км/сек (до 3?), а начальная скорость разных снарядов - в пределах 1,7...1,8 км/сек.
Теперь рассмотрим более общий случай - фронт детонации подходит к оболочке заряда ВВ под углом. В этом случае фронт разлета ГПЭ, разгоняемых расширяющимися газами, также будет под углом к оболочке, причем соотношение этих двух углов обязано соответствовать "закону преломления" из школьной оптики в его наиболее широкой формулировке. А именно, отношение синусов углов, образованных падающим (здесь - детонационным) и "преломленным" (здесь - фронтом потока ГПЭ) фронтами с поверхностью раздела (здесь - оболочки заряда) двух областей пространства, различающихся скоростью распространения этих фронтов, равно отношению этих скоростей.
"Закон преломления" в такой формулировке - это просто прямое геометрическое следствие непрерывности фронта какого-либо процесса при его прохождении через поверхность раздела двух областей с разной скоростью фронта. В таком виде этот закон применим не только к любым волновым процессам (в т.ч., к детонационным и ударным волнам), но к любым движениям, у которых можно выделить фронт (например, шеренга солдат идет по твердой равнине и под углом подходит к границе луга или даже болота, где скорость движения значительно меньше).
Наконец примЕним этот "закон преломления" к БЧ ЗУР 9М38М1, сначала без учета скорости ракеты.
В передней почти цилиндрической зоне БЧ (порядка 5...7% ее длины) фронт детонации почти параллелен почти цилиндрической оболочке БЧ, и разлет ГПЭ, очевидно, должен происходить почти перпендикулярно оси БЧ. В следующей "впуклой" зоне БЧ (10...15% длины БЧ) оболочка расширяется под углом до 15 град к оси, но в этой зоне сферический фронт детонации подходит к оболочке уже под значительным углом (в среднем порядка 45 град). Синус "угла падения" фронта детонации на оболочку БЧ - порядка 0,7 и, при отношении скорости детонации к скорости ГПЭ около 4, "угол преломления" (наклон фронта разлета ГПЭ относительно оболочки БЧ) - порядка 10 град. Это почти компенсирует наклон оболочки БЧ в этой зоне, и обе упомянутые зоны БЧ, общей длиной порядка 20% БЧ, должны давать "скальпель №1" в диаграмме разлета ГПЭ, примерно перпендикулярный оси БЧ.
Аналогичная грубая компенсация изменения наклона оболочки вдоль БЧ нарастанием "угла преломления" имеет место во "впуклой" зоне и ее окрестностях в конце БЧ (на участке длиной до 30% длины БЧ), и она должна формировать более мощный "скальпель №2", направленный назад примерно на 20 град. А вот в выпуклой центральной части БЧ (порядка 50% длины БЧ) "угол преломления" плавно нарастает от менее 10 град в начале этой части до примерно 15 град в конце БЧ, и это нарастание складывается с нарастанием наклона оболочки БЧ к ее оси относительно начала этой зоны. Соответственно, большинство ГПЭ выпуклой зоны БЧ образует сплошной пояс между двумя "скальпелями".
Т.о., ГПЭ, размещенные в передней зоне БЧ длиной порядка 20% длины БЧ, образуют "скальпель №1" - практически плоский (без учета скорости ракеты) диск разлета ГПЭ, с угловой толщиной всего несколько град, а ГПЭ, размещенные в задней зоне БЧ длиной до 30% длины БЧ, образуют еще более мощный "скальпель №2" - конус, отклоняющийся от диска назад примерно на 20 град. А с учетом скорости ракеты, "скальпель №1" - уже не диск, а конус, отклоняющийся от диска вперед примерно на 30 град в конце работы двигателя (скорость около 1 км/сек) и примерно на 20 град на излете ракеты (0,6...0,7 км/сек). Соответственно, с учетом скорости ракеты "скальпель №2" - конус, отклоняющийся от диска вперед примерно на 10 град в конце работы двигателя и образующий практически плоский диск на излете ракеты.
Эта модель не учитывает неизбежное "размытие" диаграммы разлета ГПЭ, вызванное множеством причин: наличием разных фракций ГПЭ, неоднородностью состава "рубашки" БЧ (ГПЭ разных типов, 1 или 2 слоя ГПЭ), краевыми эффектами у торцов БЧ и т.п. Вероятно, по этим причинам наш "скальпель №1" оказывается размазан по диаграмме направленности разлета ГПЭ, представленной АА. А вот наш "скальпель №2" по всем параметрам близок к скальпелю, описанному АА. И полная диаграмма разлета ГПЭ без учета скорости ракеты, если ее расширить вперед и назад по 15 град ("краевые эффекты"!), также совпадает с представленной АА.
ЗЫ. На самом деле я не смог придумать доказательство того, что ГПЭ летят перпендикулярно фронту их разлета (и даже не уверен на 100% в справедливости этого). Однако это правдоподобное предположение хорошо объясняет целесообразность бочкообразной формы БЧ с "впуклыми" зонами и детонатора на переднем торце БЧ (а не почти цилиндрической БЧ с детонатором внутри нее, как в ЗУР 3М9 "Куб" - см. рис. на стр.6 того же ТО) и даже дает параметры "скальпеля", близкие к заявленным АА.
или не совсем вдоль - зависит от многих факторов именно в этой данной дырке. АА ничего не говорит о том как он учитывал этот фактор. А это говорит что он вообще его не учитывал и еще и поэтому все его выводы после выявленных и замечу, никем не опровергнутых доказательств фальсификации им объективных данных, по своей достоверности равны нулю.
