随着现代军事装备技术的快速发展,空空/地空导弹武器系统也不断更新,为适应空中目标高机动性的特点,要求战斗部向灵活型、轻巧型及高威力方向发展,这就需要战斗部不仅要严格限制尺寸及重量,还要实现对目标的高效毁伤。展开式定向战斗部是一种具备高效毁伤能力的战斗部结构,是满足以上要求的最佳选择,将大大缩短我国与国外发达国家在战斗部技术上的差距,在国防工业领域中具有非常重要的应用价值。本文采用理论分析、数值仿真和实验测试相结合的方法,对展开式定向战斗部在爆炸载荷作用下主装药部分定向展开机理及毁伤威力等相关问题进行了系统研究,具体工作内容如下:(1)基于弹目交会坐标系建立适用于定向战斗部的引信延迟起爆时间模型。对比几种典型战斗部引战配合方式的相对效能,展开式定向战斗部具有绝对优势;分析模型中各参数对引信延迟起爆时间的影响规律,结果表明引信探测距离、引信探测角、相对速度矢量、导弹的攻击状态的影响较大,并给出了在一般弹目交会条件下的最佳引信延迟起爆时间,即导弹迎头攻击时为2.521ms~10.576ms,导弹追尾攻击时为4.487ms~13.769ms,进而对展开式定向战斗部主装药部分的展开时间提出要求;(2)研究了展开式定向战斗部在爆炸载荷作用下主装药部分的动态响应机理。基于展开式定向战斗部理论模型建立主装药部分动力响应方程,求解爆炸载荷为初始条件下的质心运动轨迹,得出主装药部分完整动态响应过程;进行相同工况数值仿真分析,仿真结果与理论结果吻合较好;通过爆炸驱动展开实验验证了理论分析与数值仿真计算的可靠性,并对比实验结果进行结构优化,使主装药部分的展开时间达到9.5ms;(3)结合爆炸驱动实验结果提出展开式定向战斗部结构优化方法。针对限位铰链失效原因进行分析,给出缓冲吸能优化方案,利用数值仿真与实验测试进行验证。仿真结果表明优化后的限位铰链有效降低了碰撞载荷,使铰链总体能量吸收率提升至45%,实验结果验证了优化方案的可行性及仿真结果的可靠性;同时,优化后主装药部分的展开时间缩短至7.6ms;(4)基于展开式定向战斗部毁伤机理,提出破片层设计方案并进行毁伤威力评估。利用数值仿真计算对比了不同刻槽参数对破片性能的影响,给出了最佳设计方案;开展多种工况毁伤威力实验,通过分析实验数据获取了展开式定向战斗部毁伤威力。实验结果显示:破片撞击6m处靶板的平均速度为1140.3m/s,对6mm厚Q235钢靶具有90%以上的击穿概率,且在1.2m×1.2m正方形威力范围内的破片密度达到150枚/m~2以上;仿真计算得到的破片速度及分布与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可靠性,为展开式定向战斗部威力设计提供了有效的数值仿真方法。