本文运用理论分析、数值模拟和试验研究等方法，对大口径主装药串联战斗部的优化设计进行了研究。不同于反反应装甲的串联战斗部，本文主要研究破甲弹的主装药之间的串联，旨在提高破甲弹的穿深及后效。本文采用后级装药先起爆方案。后级装药起爆后，通过传爆药，自然获得环形爆轰波，延迟起爆前级装药。后级装药形成的射流通过前级装药中心孔对目标先进行侵彻，前级装药射流在此基础上再进行扩孔和增加穿深。基于这种总体方案，建立了计算串联战斗部两级装药间延迟时间的数学模型。本文根据射流形成理论，编写了计算相应装药结构的射流参数的Matlab程序。研究了一级装药药型罩锥角、药型罩厚度及药型罩口部药厚对射流头部速度、尾部速度、速度梯度、最大半径、最小半径及杵体速度的影响；研究了二级装药中心孔半径及起爆点的位置对射流头部速度、速度梯度、最大半径及最小半径的影响。并分析了各项射流参数随各项影响因素变化曲线走向的原因。本文研究了串联战斗部一级装药杵体的可靠截断；研究了串联战斗部两级间的传爆、隔爆。通过LS—DYNA数值模拟，验证了两级装药延迟时间数学模型的正确性，并对两级装药毁伤效应进行了优化。最后通过实验验证了全文理论分析与数值模拟的正确性。较之常规的单级破甲弹，串联战斗部的毁伤威力可以提高15％左右。