通过对所设计战斗部及靶场参数进行计算与可视化仿真以判断战斗部毁伤威力。使用理论模型对战斗部在相应靶场的静爆过程进行数值仿真, 并基于Unity3D技术和仿真数据创建3D场景与静爆场相关数理模型, 实现仿真计算数据与3D模型动画全程数值拟合, 并支持用户在3D场景中多视角、可缩放观察静爆场物理过程。通过系统仿真实验结果分析可知, 系统数值计算与可视化3D模型动画拟合效果良好, 用户交互体验较佳, 能为复杂破片战斗部实弹设计与实验提供威力评估依据。

为了解决战斗部爆炸过程中, 因爆炸物当量较大造成爆燃火球持续时间长, 覆盖面积大, 近场位置破片速度参数难于获取的问题, 提出一种以激光光幕为有效传感区域的光电收发一体的测试方法。 通过分析三种不同类型战斗部爆炸火光特征光谱分布可知, 在0.3~1.0 μm波段内火光相对光强度较低。 以此为依据, 采用定距测时原理和原向反射技术, 由固体激光器、 菲涅尔透镜、 窄带滤光器、 高速光电传感器等关键光学元件构建破片速度参数获取的光学系统。 系统光路收发一体, 结构紧凑, 窄带滤光片与激光光源配合使用避开火光光谱, 有效抑制背景光的干扰。 采用该系统进行了不同型号、 当量的战斗部静爆破片速度参数测试现场实验, 通过美国NI数据采集系统记录数据并对信号进行去噪和识别, 成功获取了较高信噪比的波形信号。 实验结果表明: 本方案可完成爆心10~15 m附近破片速度的准确测试, 最小可测破片尺寸为4 mm, 获取破片速度可达1 200 m·s-1, 与靶板测试结果对比可知捕获率优于95%。 由于采用菲涅尔透镜形成矩形光幕, 光幕上下的光强分布一致, 水平方向光强均匀度达到80%以上, 因此系统还可初步区分预制破片速度与尺寸的对应关系。

根据常规弹药最佳定向起爆要求, 针对弹目交会环境, 建立脉冲激光周向探测系统单次和二次扫描最佳起爆延时模型和最佳起爆方位角模型.运用Matlab对模型参量进行数值仿真, 分析探测方位角、弹目间距和目标俯仰角对最佳起爆延时和起爆方位角的影响.结果表明：当激光扫描到单次目标时, 最佳起爆延时随弹目之间距离的增大而增大, 随探测方位角的增大先减小后增大, 最佳起爆延时的变化范围在0~20 ms之间；当脉冲激光周向探测系统扫描到二次目标时, 在大部分时间内最佳起爆延时时间为0 ms；在非零区域内, 最佳起爆延时随弹目之间距离的增大而增大, 随探测方位角的增大先变大后变小.

相比静爆测试，战斗部动爆测试能够为**系统评估提供更为准确的数据。在进行动爆测试时，波束宽度的选择将会直接影响测试时间点的选择。通过对战斗部动爆破片运动的分析、建模与仿真，分析了动爆破片的飞散和运动情况。同时，针对利用雷达进行动爆测试的技术手段，分析了雷达波束内的动爆破片数量、速度、距离分布等特性，并重点针对雷达波束宽度对战斗部动爆破片雷达特性的影响进行了分析。分析结果能为动爆测试技术的发展提供进一步的理论依据。

针对传统导弹的战斗部无法实现对目标在俯仰和方位上双定向的问题,为具有瞄准式战斗部的导弹建立了破片与目标相对运动模型.根据该模型及战斗部破片在不同瞄准角下飞散距离不同的特点,将战斗部中心破片最佳飞散距离作为瞄准攻击的依据,实现了瞄准式战斗部破片飞散方向的双向控制,推导出了引信起爆延迟时间的解析解.通过仿真证明了在现有的目标与导弹相对速度及脱靶量测量误差条件下,基于最佳飞散距离的瞄准方案可以应用于瞄准式战斗部的方向控制.

定向战斗部是空空导弹提高对目标毁伤效能的重要手段。对偏心起爆式、爆炸变形式和径向随动式3种定向战斗部进行了性能仿真分析, 并从总体设计的角度对3种战斗部在空空导弹上的应用进行了分析, 结果表明,从总体设计、性能和应用灵活性上分析,偏心起爆式和爆炸变形式战斗部在空空导弹上具有较高的应用可行性。

根据定向起爆部对引信提出的时间匹配和空间匹配的要求，针对弹目交会相对运动环境，在惯性坐标系下3个相互垂直的2维平面内，建立了弹目相对速度下脉冲激光方位探测引信系统的最佳起爆延时和最佳起爆方位角模型，并对相关时间匹配和空间匹配特性进行了量化及数值仿真分析。结果表明: 模型与弹目交会角、目标初始方位角、发射激光束与弹丸速度夹角、引信中心至目标尾部距离、目标外型参数、目标速度、破片飞散速度、弹丸内部结构参数、弹丸速度等目标区环境信息有关。