圆柱装药近地空爆冲击波峰值超压空间转换模型

郗洪柱，孔德仁，乐贵高，史 青，彭泳卿

（1.南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094；2.北京遥测技术研究所，北京 100076）

高能战斗部爆炸毁伤威力大，产生的高能量冲击波超压是其杀伤目标的主要毁伤元之一，受到相关研究人员的重视。学者们已提出一系列爆炸冲击波峰值超压的经验公式，如叶晓华公式[1]、Mills 公式[2]、Henrych 公式[3]、Sadovskyi公式[4]、Brode公式[5]及国防工程设计规范[6]等。上述公式描述了自由场峰值超压的一维分布规律。在近地空爆（本研究中均指比例爆高不小于0.35且不大于3的空中自由场爆炸）中，存在入射波、反射波、马赫波及三波叠加现象，使波阵面峰值超压的空间分布不均匀，无法直接应用上述公式。

根据峰值超压数值大小关系，最大者为三波叠加即三波点超压，其次为马赫波超压。三波点轨迹随冲击波传播的时间演化而逐渐升高。通常有3种确定三波点轨迹、超压及马赫超压的方法。第1种方法是试验法，又可分为两类：一类是通过设置足够多的超压传感器测点，根据测点上的超压变化关系，利用多次试验得到三波点近似位置，同时得到马赫超压[7]；另一类是利用高速纹影技术得到爆炸波传播过程图像，从中解读出三波点位置，并推算三波点迹线[8]。该方法的试验成本较大，不易推广。第2种方法是基于Whitham 的几何激波动力学理论[9]，利用边界条件，计算得到近似解[10–11]。第2种方法及其改进方法已有计算机程序，可在较短的时间内获取三波点迹线及马赫波超压[10]。第3种方法是镜像法[12–14]，即将近地爆炸视为真实空间中爆炸与相对于地面对称的虚拟爆炸的叠加，可求得冲击波反射流场参数。……