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聚能武器毁伤机理概述

【摘要】:药型罩底部到靶板表面的距离称为炸高,选择合理的炸高对聚能效应,尤其是射流毁伤威力的发挥至关重要。图1.7典型聚能装药结构从毁伤机理上看,射流头部速度很高,远超靶板材料的声速,碰撞靶板时在接触面上产生冲击波,分别传入射流和靶板中,碰撞点处产生极高的压力和温度,致使靶板材料发生熔化和破坏,在碰撞点附近产生高压、高温、高应变率区域,称为三高区。图1.8开坑阶段准定常阶段。图1.9准定常阶段

典型聚能装药结构如图1.7所示,其主要由药型罩、主装药、隔板、壳体和起爆传爆序列等组成。其中,药型罩的材料、形状、锥角及壁厚在很大程度上决定着射流的形貌、速度及长度;主装药炸药类型决定着爆轰压力的高低,并显著影响射流速度大小及分布,主要选用高爆速、高爆压炸药,如聚奥、聚黑及CL-20等炸药;隔板主要起调控爆轰波形的作用,材料多为非金属,形状多样,合理选择隔板的材料、尺寸及结构,可有效提高射流速度和穿深能力;壳体多为钢、铝、玻璃钢等材料,合理选择壳体的材料及厚度,可有效调控爆轰波反射、叠加和侧向稀疏波作用,提高射流成形质量及穿深能力。

药型罩底部到靶板表面的距离称为炸高,选择合理的炸高对聚能效应,尤其是射流毁伤威力的发挥至关重要。增大炸高,连续射流长度增大,穿深能力增强,但炸高增大到一定程度后,射流会产生径向分散、摆动、颈缩甚至断裂,导致穿深能力下降,与最大穿深相应的炸高称为有利炸高。在工程应用中,聚能装药往往会受到诸多因素的制约,有利炸高多为某一范围。

图1.7 典型聚能装药结构

从毁伤机理上看,射流头部速度很高,远超靶板材料的声速,碰撞靶板时在接触面上产生冲击波,分别传入射流和靶板中,碰撞点处产生极高的压力和温度,致使靶板材料发生熔化和破坏,在碰撞点附近产生高压、高温、高应变率区域,称为三高区。射流侵彻过程就是一个不断碰撞处于三高区状态靶板的过程,在碰撞点后,射流并未消耗全部能量,在后续射流的压缩作用下,向四周扩张,对靶板起到一定的扩孔效果。射流侵彻过程时间很短,一般为几十至上百微秒范围,整个过程可分为开坑、准定常和终止3个阶段。

(1)开坑阶段。射流头部开始碰撞靶板,自碰撞点向靶板和射流中分别传入冲击波,碰撞点附近射流变粗,靶板材料快速向四周流动,伴随着靶板材料和射流残渣从侵孔向四周飞散,形成稳定的三高区,如图1.8所示。

图1.8 开坑阶段

(2)准定常阶段。稳定的三高区形成后,射流开始碰撞和侵彻处于三高状态的靶板,压力减小,破甲参数近乎恒定,且与侵彻时间基本无关,此即准定常阶段。该阶段射流侵彻深度占总侵深的80%左右,如图1.9所示。

(3)终止阶段。随着后续射流碰撞速度的不断下降,靶板强度效应逐渐趋于显著,侵彻过程不能再忽略靶板强度的影响,扩孔能力也随之减弱。也就是说,此时后续射流已无法有效推开侵孔前端的射流残渣,而堆积在孔底,导致后续射流无法直接与靶板材料接触,阻止了侵彻过程的继续进行。特别在侵彻后期,由于射流缩颈和断裂,更不利于侵彻,最终导致侵彻过程终止。

图1.9 准定常阶段