反应弛豫时间之后，进入侵孔的剩余活性聚能侵彻体发生爆燃反应，释放大量化学能和气体产物，在侵孔内形成高温高压作用场，从而显著提升了对混凝土类硬目标的毁伤效应。活性聚能战斗部作用本体功能型硬目标毁伤机理可通过数值仿真进行，计算模型如图6.15所示。炸药直径为25 mm时，抛掷效应最为显著，靶体上表面、侧面及底面裂纹密集，最终产生结构爆裂解体。图6.18炸药直径对毁伤效应的影响表6.2混凝土靶毁伤数据......
2023-06-18
防护功能型硬目标毁伤机理解析
【摘要】：活性聚能侵彻体贯穿防护功能型硬目标后，在穿靶后发生剧烈爆炸，可实现对靶后有生力量、技术装备等目标产生高效后效毁伤效应。基于活性聚能侵彻体靶后爆燃特性，数值模拟中利用防护功能型硬目标内特定坐标处一定当量炸药爆炸进行等效。实验与数值模拟结果均表明，活性聚能侵彻体靶后释能量以及作用距离均对靶后超压效应影响显著。
活性聚能侵彻体贯穿防护功能型硬目标后，在穿靶后发生剧烈爆炸，可实现对靶后有生力量、技术装备等目标产生高效后效毁伤效应。
基于活性聚能侵彻体靶后爆燃特性，数值模拟中利用防护功能型硬目标内特定坐标处一定当量炸药爆炸进行等效。模拟中，炸药选择TNT，首先采用一维计算模型对初始爆炸冲击波的传播进行计算，网格尺寸为1 mm，采用欧拉算法。初始冲击波将要传播至距离反应中心最近的混凝土密闭空间壁面前时，将一维计算结果映射至新的三维计算模型中，通过施加刚性边界条件来模拟混凝土壁面，同样采用欧拉算法，一维及三维计算模型分别如图6.28和图6.29所示。
图6.28 一维计算模型
图6.29 三维计算模型
以活性聚能战斗部侵彻混凝土靶靶后超压效应实验为例，对1号和4号实验中密闭空间内冲击波传播过程进行数值仿真，仿真参数列于表6.6。
表6.6 TNT当量及虚拟爆炸点坐标
1号实验中1 m及2 m处超压时程曲线实验测试值与数值模拟值对比分别如图6.30（a）、（b）所示，4号实验中1 m及2 m处超压时程曲线实验测试值与数值模拟值对比分别如图6.30（c）、（d）所示。数值模拟结果与实验结果吻合较好，这表明数值模拟中采用的虚拟爆炸点等效法可有效模拟活性聚能侵彻体在密闭空间内爆燃后反应冲击波传播的过程。以1号实验为例，数值模拟超压时程曲线呈现典型多峰结构，同时超压峰值以及超压持续时间也与实验测试结果吻合良好。值得注意的是，实验与数值模拟均表明，冲击波超压时程曲线存在多个冲击波峰值连续出现的情况，其中1号实验中尤为明显。
图6.30 超压时程曲线实验测值与数值模拟值对比
图6.30 超压时程曲线实验测值与数值模拟值对比（续）
1号实验和4号实验密闭空间压力云图分别如图6.31和图6.32所示。从图中可以看出，由于爆炸点距离1号测压点较近，0.53 ms时刻冲击波刚传至1号测压点时，2号测压点周围仍为未扰动区域。1.39 ms时，冲击波阵面到达2号测压点，此时2号测压点出现初始超压峰值，同时冲击波已到达上壁面并开始反射。随后，上壁面反射的冲击波在1.61 ms时传播至1号测压点，1号测压点记录下第二个超压峰值。此时初始冲击波也传播至左侧壁面并发生发射。随着冲击波的进一步传播，反射冲击波在3.21 ms时刻传至2号测压点，2号测压点出现第二个超压峰值，左侧壁面反射冲击波则开始向右传播。
图6.31 1号实验密闭空间压力云图
图6.32 4号实验密闭空间压力云图
随冲击波在密闭空间中继续传播，反射冲击波产生互相叠加作用，形成复杂压力场。随着冲击波进一步反射，能量不断耗散，测压点的压力幅值不断衰减。在4号实验中，由于炸点位置改变，反应中心距侧壁面距离增大，反射波到达地面传感器所需时间增加，因此测得的超压时程曲线中未出现明显多峰结构。
实验与数值模拟结果均表明，活性聚能侵彻体靶后释能量以及作用距离均对靶后超压效应影响显著。一方面，靶后活性材料的多少直接决定了可用于后效毁伤能量的多少，决定着初始爆燃超压峰值的大小；另一方面，由于在密闭空间中传播时的几何效应，爆燃冲击波压力将随着传播距离的增加迅速衰减，且密闭空间内的反射及相互作用也将增加冲击波能量耗散。
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