高压气体载荷下预制破片与空气冲击波的运动关系

夏晓旭，宁建国，李 健

（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081）

在高效毁伤领域，杀爆战斗部一直备受关注。炸药爆炸后产生的破片和冲击波是两种最主要的毁伤元。在早期的毁伤理论研究中，一般把高速破片的穿甲作用和冲击波冲量效应进行单独考虑，再组合得到综合毁伤结果。近年来，人们意识到在近距空爆情形下，破片和冲击波对结构的破坏效果存在耦合效应，且大于二者单独作用时的效果之和。对此，学者们开展了大量研究工作。Marchand 等[1]通过试验研究了平板目标在破片、冲击波单独作用及联合作用下的响应。Nyström 等[2]对冲击波和破片的耦合毁伤进行了数值模拟研究，指出耦合效应对目标的破坏效果大于两种载荷单独作用时产生的破坏之和。Kong 等[3]、Li 等[4]、曹兵等[5]、张志倩等[6]对不同目标的耦合毁伤进行了研究。陈长海等[7-8]探讨了破片与冲击波联合毁伤对目标作用的时序问题，通过理论推导提出了耦合作用区间。龚超安等[9]、王庆[10]通过理论研究了临界爆距问题。陈兴等[11]通过实验和数值模拟研究了临界爆距问题。

破片与冲击波对目标不同时序的耦合毁伤与二者的动力学过程有关。目前对这方面的研究较少，更多的是通过半经验公式去研究整个过程，而忽略掉一些实际情况。李茂等[12]、郑红伟等[13-14]通过数值模拟分析了冲击波在传播过程中与破片发生的绕流和反射现象。由于爆轰波结构复杂，给绕流过程、波系结构以及破片运动到临界爆距处与冲击波之间的追赶问题的分析带来困难。……