铝-铝超高速撞击气化产物运动特性测量与分析

杜雪飞，石安华，马兆侠，黄 洁，柳 森

中国空气动力研究与发展中心 超高速碰撞研究中心，四川 绵阳 621000

0 引 言

气化相变是超高速撞击效应的重要组成部分，其产生机理包括冲击压缩、剪切热效应等[1-2]。随着超高速撞击效应研究的深入和相关测试技术的发展，撞击气化产物特性的重要性被不断认知，相关研究在超高速撞击效应诊断分析、空间碎片撞击与防护、天体撞击等方面有重要的应用价值。

环境气体条件下，超高速撞击气化产物的剧烈膨胀将产生强冲击波，其运动特性蕴含撞击事件剧烈程度、撞击参数等重要信息。球面强冲击波理论是研究此类冲击波运动特性的基础理论，强点爆炸自模拟运动模型是相关研究的经典范例，其中Taylor[3-4]的研究成果最具代表性，在相关研究中被广泛引用：

式中，R（t）为冲击波波阵面的半径，ρ0为环境气体密度，E为爆炸释放的总能量，t为冲击波前到达R处的时刻，S（γ）为多方指数γ的函数。式（1）指出了冲击波运动特性与气化产物能量及密度之间的定量关系，对于难以直接测量的总能量E，可以使用该公式转化为相对容易观测的冲击波波阵面的运动来获得。

超高速撞击过程的特征辐射主要由气化产物产生，通过对其辐射特性的测量研究，可有效获取气化产物的相关特性。Schultz、Sugita[5-9]等在NASA弹道靶设备上进行了一系列超高速撞击试验研究，测量了气化产物的运动形态、光谱辐射等特性，获得了不同撞击条件下气化产物成像照片，分析研究了各运动方向上气化产物的产生机理，并结合Taylor点爆炸模型，提出了获得气化产物质量的试验方法。……