旋转弹头水平入水空泡及弹道的实验研究

顾建农，张志宏，王冲，范武杰

(1.海军工程大学 理学院，湖北 武汉430033;2.西安机电信息技术研究所，陕西 西安710065)

0 引言

随着破障炮弹、高速射弹研制的需要，以及“暴风雪”高速鱼雷在俄罗斯的成功应用，高速弹体的入水和水中弹道研究更是引起了各国的广泛兴趣，成为研究的热点问题。在足够高的入水速度下，由于伯努利效应引起弹体表面附近流体的压力降低，当该压力降至流体的饱和蒸汽压时，将在弹体表面产生空泡。当空泡数足够低时，空泡将会包裹整个弹体形成超空泡。在超空泡状态时，仅在弹头前端与水接触。当弹体速度降低时，空泡长度缩小，仅在弹头前端产生部分空泡，弹体尾端将与水介质接触。

由于空泡的产生和消失对弹体入水的运动阻力和水中弹道有重要影响，因此，掌握高速弹体水中运动的空泡形态和变化规律就成为解决高速弹体入水和水中弹道问题的基础和关键。对弹体姿态稳定、来流速度稳定的定常空泡，问题相对简单，可以进行理论分析或在水洞中进行实验和观察［1－4］。

与鱼雷、导弹运动特点不同，炮弹、火箭深弹等弹体入水除因旋转存在马格努斯效应外，还因入水速度高存在流体的压缩效应。因此，对旋转弹体高速入水的水中弹道研究，无论是理论上还是实验上都更加复杂。正是由于旋转高速弹体入水问题的复杂性，发展一种半理论、半经验的工程近似方法不失为一条解决实际问题的途径，根据实验结果确定弹体入水空泡分离的位置及其形状，再应用理论的方法来预测弹体的入水弹道［5］。……