二级轻气炮加速聚能药型罩飞片侵彻关键参数测试

李明飞; 宋志同; 米红学; 韦亮; 肖翔; 杜孟超

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2506642

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (22) :9639-9651 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2506642

化学工业

二级轻气炮加速聚能药型罩飞片侵彻关键参数测试

李明飞 ¹ ,
宋志同 ² ,
米红学 ² ,
韦亮 ² ,
肖翔 ¹ ,
杜孟超 ¹

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Shaped Charge Liner Flyer Accelerated by Two-stage Light Gas Gun

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摘要

现有聚能射孔弹设计主要依靠经验和少量打靶试验调整,精度和效率较低,成本高。数值分析替代试验是有效的方法,但是,数值分析的关键参数往往根据经验获取,严重影响数值分析的精度,因此有必要通过试验获取数值分析所需关键参数,提高分析精度,并量化分析侵彻瞬间的压力和损伤。通过二级轻气炮加速聚能弹药型罩飞片,测量飞片冲击加载下试样不同界面的响应时序,测量冲击波传播速度;确定高速碰撞下药型罩和混凝土材料的动态响应特性,获得D-u、P-V关系;测量试样冲击波后粒子速度;获得侵彻过程的压力-时间曲线,实测冲击波衰减、侵彻成坑形状和背靶损伤程度。开展了22发 0.9~2.5 km/s碰撞速度下弹靶介质飞片侵彻试验,药型罩材料压力范围20~65 GPa,混凝土材料的压力7.5~30 GPa,压力范围内弹靶材料的冲击Hugoniot D-u关系满足线性关系。4.5 km/s侵彻试验得到了侵彻过程的压力-时间曲线,冲击波衰减、侵彻成坑形态,不同弹体材料在C100混凝土靶体中形成的峰值压力高于在C80靶体。超高速侵彻下C80中应力波的衰减系数大于C100,C100和C80中应力波的衰减系数范围分别介于1.42~1.66和1.55~1.95。可为聚能射孔弹侵彻数值分析提供关键参数,也可为量化分析聚能侵彻瞬间的压力和损伤规律提供借鉴。

Abstract

The existing shaped charge design mainly relies on experience and a small number of target tests for trial-and-error adjustment, resulting in low accuracy and efficiency and high cost. Numerical analysis is an effective method to replace testing. However, the key parameters of numerical analysis are often obtained according to experience, which seriously affects the accuracy of numerical analysis. The pressure and damage at the moment of penetration were quantified. The response time of different interfaces and the propagation velocity of shock wave were measured by using the fly-plate of the two-stage light gas gun. The dynamic response characteristics of the high speed impact charging cover and concrete material were determined, and the D-u and P-V relationships were obtained. The particle velocity after shock wave was measured. The pressure-time curve of the penetration process was obtained, and the attenuation of shock wave, the shape of the penetration crater and the damage degree of the back target were measured. The flying plate penetration test of the projectile target medium was carried out at the impact speed of 0.9~2.5 km/s for 22 rounds. The pressure range of the projectile cover material was 20~65 GPa, and the pressure of the concrete material was 7.5~30GPa. The Hugoniot D-u relationship of the projectile target material in the pressure range was linear. The pressure-time curve of the penetration process was obtained by the 4.5 km/s penetration test. The shock wave attenuated and the penetration formed a crater shape, and the peak pressure formed by different projectile materials in the C100 concrete target was higher than that in the C80 target. The attenuation coefficient of stress waves in C80 under ultra-high-speed penetration is greater than that of C100, and the attenuation coefficients of stress waves in C100 and C80 are between 1.42~1.66 and 1.55~1.95, respectively. The research in this paper can provide key parameters for numerical analysis of shaped charge penetration, and can also provide reference for quantitative analysis of pressure and damage law at the moment of shaped charge penetration.

Graphical abstract

关键词

响应时序 / 药型罩飞片 / 冲击波衰减 / 二级轻气炮

Key words

response timing / shaped charge liner flyer / shock wave attenuation / two-stage light gas gun

引用本文

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李明飞, 宋志同, 米红学, 韦亮, 肖翔, 杜孟超. 二级轻气炮加速聚能药型罩飞片侵彻关键参数测试[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(22): 9639-9651 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2506642

LI Ming-fei, SONG Zhi-tong, MI Hong-xue, WEI Liang, XIAO Xiang, DU Meng-chao. Shaped Charge Liner Flyer Accelerated by Two-stage Light Gas Gun[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(22): 9639-9651 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2506642

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目前聚能装药主要应用于两大领域:油气生产射孔的聚能射孔弹^[1-2],军事领域的聚能战斗部^[3-4]。此外,还存在线性装药切割^[5]等少量应用场景。聚能射孔弹和战斗部的聚能射流原理和侵彻机理相同,只是用途不同。因为国内油气开发的迫切,聚能射孔弹的研究更为活跃。

因聚能装药试验危险性大、破坏性强、成本高,数值分析是行之有效的替代方式。梁宇等^[6]开展了聚能射流斜侵彻薄层装药反应装甲试验,并采用动态有限元软件LS-DYNA对侵彻过程进行了数值模拟,分析了夹药层单元反应情况。Kong等^[7]建立了聚能射流穿透套管的模型,分析了装药衬管结构、装药量和装药衬管材料的影响。结果表明,随着距离的减小,射流在穿透套管过程中的速度衰减率会增加。方一舟等^[8]利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行了聚能射流侵彻有限厚靶板作用过程数值模拟计算,分析了靶板厚度、炸高及靶后效应物密度对聚能射流侵彻后效参数的影响,包括剩余射流头部直径d、头部速度v及后效引爆炸药能力参数v²d。

二级轻气炮加速飞片的试验,主要包括对靶体的临界侵彻速度、对地冲击效应、超高速侵彻深度逆减现象、入水流场等方面的研究。钱秉文等^[9]研究了克级高强钢(G50)卵形头长杆弹以1 010~1 660 m/s的速度侵彻C40混凝土靶,进行了试验研究和理论分析,C40混凝土靶的刚体临界侵彻速度区间为1 320~1 520 m/s;建立了新的刚体临界侵彻速度理论模型和侵彻深度模型。Liu等^[10]开展了中碳钢平头长杆弹侵彻半无限厚砂浆混凝土靶的试验,并基于试验结果分别建立了变形侵彻模型。李干等^[11]基于已建成的二级轻气炮试验平台,自主研制了与之配套的系列试验系统和试验技术,探讨其测试原理、能力和适用范围;同时对系列典型材料开展了超高速侵彻、侵彻和地冲击试验,证实了所研发试验技术和量测系统的有效性。刘晓波等^[12]讨论了球缺形、60°锥角形及圆顶锥形3种药型罩结构及炸高中水层厚度因素对聚能射流毁伤性能的影响。宋静静等^[13]对不同装药结构形成射流的过程进行数值模拟,对药型罩锥角角度、药型罩厚度、装药长径比以及装药外壳厚度进行正交试验设计,研究各因素影响程度。刘迪等^[14]设计了一种可用于岩石劈裂的聚能装药,利用数值计算方法,计算比较了不同形状金属杆射流对岩体的冲击劈裂效果。丁铭等^[15]为研究装甲结构在破片打击下造成的多模式损伤,以破片侵彻下的装甲结构作为研究对象,建立一套多损伤模式的毁伤概率计算分析方法。以上文献所做试验,重点关注和考察的是试验的结果数据,而很少关注试验过程本构模型和状态方程关键参数获取与测试。

近期聚能战斗部研究呈现出从宏观结构设计向微观性能调控的深刻转变。刘莹等^[16]基于大量试验发现,装药长度存在最佳阈值(约1.2倍装药直径),超过后增益不再明显,同时揭示了中心起爆配合低密度钟形罩可增大侵彻孔径,而环形起爆配合高密度喇叭罩则能提升侵彻深度的规律。赵富裕等^[17]通过对双锥药型罩的试验与仿真表明,增大紫铜双锥罩内锥角虽会降低射流头部速度与长度,但能增加有效侵彻质量;其研究还发现高熵合金药型罩能形成头部速度更大、侵彻口径更为一致的射流。安哲等^[18]针对复合结构药型罩的数值模拟揭示,在铜铝双层复合体系中,射流侵彻深度随紫铜层厚度增加呈现先增大后减小的非线性关系,凸显了材料配比优化的必要性。张博宇等^[19]则通过设计柱-喇叭形新型药型罩,证实该结构在射流连续性和头部速度上均优于传统构型,侵彻深度显著提升,并发现喇叭部分曲率半径是调控射流形态与开孔直径的关键参数。王晓东等^[20]对组合药型罩的参数研究表明,罩顶结构是影响侵彻性能的最主导因素,平顶结构综合性能最优。朱家萱等^[21]研究了含内衬复合材料圆筒在破片侵彻作用下的损伤机理、吸能特性和破片初始速度对复合材料圆筒损伤模式的影响。这些研究共同推动了聚能毁伤技术从经验设计向基于多参数耦合的精准调控方向发展,为下一代战斗部的性能提升奠定了坚实基础。

综上所述,因聚能装药试验危险性大、破坏性强、成本高,数值分析是行之有效的替代方式。采用数值分析的方法模拟聚能装药侵彻时,所选取的本构模型、状态方程的关键参数很多来源于经验数据或参考数据,很少用实测参数来提高分析精度。二级轻气炮加速飞片的试验,重点关注和考察的是试验的结果数据,而很少关注试验过程本构模型和状态方程关键参数获取与测试。

因此,现通过二级轻气炮加速聚能弹药型罩飞片,测量飞片冲击加载下试样不同界面的响应时序,测量冲击波传播速度;确定高速碰撞下药型罩和混凝土材料的动态响应特性,获得D-u、P-V关系;测量冲击加载下试样冲击波后粒子速度;获得侵彻过程的压力-时间曲线,冲击波衰减、侵彻成坑形状和背靶损伤情况。为聚能射孔弹侵彻数值分析提供关键参数,也可量化分析聚能侵彻瞬间的压力,为损伤规律分析提供借鉴。

1 聚能药型罩飞片侵彻试验设备

本次试验通过二级轻气炮加载飞片和弹体,对于飞片侵彻试验,激光干涉测速获得冲击加载下样品中应力波(冲击波)速度及自由面速度(粒子速度)历史,实现冲击状态参数的绝对测量;对于超高速侵彻试验,靶体侵彻过程由超高速相机记录,试样内部应力传播由电荷放大器和数采记录,侵彻成坑由三维光学扫描仪测量。

1.1 聚能药型罩飞片加载设备

如图1所示,采用二级轻气炮加载飞片。工作时,采用雷管引爆火药室内的火药,产生高压气体推动活塞压缩一级泵管内预充的小分子量气体;当泵管内压强达到膜片破坏阈值时,膜片破裂,高压气体加速弹体实现高速发射。本装置可将15 g飞片加速至5 km/s以上,可实现所涉及材料压力范围的加载。

1.2 聚能药型罩飞片侵彻试验测试设备

1.2.1 飞片侵彻试验设备

图2为电磁飞片测试装置,无氧铜飞片通过磁环强磁场时产生感应涡流。如图3所示,由高频示波器记录并通过频谱分析得到50 ps时间分辨率的速度历史,测速范围0.1~9.0 km/s。感应涡流导致测速线圈内出现电势扰动并被示波器记录(图4),磁环间距除以飞片通过时间间隔即得到速度。激光干涉测速仪(displacement interferometer system for any reflector,DISAR)测得的信号,是试样自由面运动引起的发射光频率变化。示波器分为两组:一组记录电磁感应信号,采样频率大于20 MHz;另一组记录激光干涉仪频谱信号,采样频率与测速范围有关,本试验采用的是力科WaveMaster 813Zi-A示波器,通道数为4路,带宽为13 GHz,可满足所有测试需求。

1.2.2 超高速侵彻试验设备

超高速侵彻试验的测试设备主要包括Dynasen PVF2011-0.125-EK PVDF传感器、东华5863电荷放大器、华太VXI-14047数采、FASTCAM SA-Z超高速相机、阵列LED光源和三维激光扫描仪。

2 聚能药型罩飞片侵彻试验原理

2.1 飞片侵彻试验原理

根据质量守恒、动量守恒与能量守恒,冲击波阵面参数满足基本关系为

(1)

$\left\{\begin{array}{l}{\rho }_{0}(D-{u}_{0})=\rho (D-u)\\ p-{p}_{0}={\rho }_{0}(D-{u}_{0})(u-{u}_{0})\\ E-{E}_{0}=\frac{1}{2}(p+{p}_{0})\left(\frac{1}{{\rho }_{0}}-\frac{1}{\rho }\right)\end{array}\right.$

式(1)中:ρ₀为波阵面前材料的初始密度;u₀为波阵面前粒子的初始速度;E₀为波阵面前材料的初始内能;p₀为初始压力;D为冲击波速度;ρ为波阵面后材料的密度;u₁为波阵面后粒子的速度;E₁为波阵面前材料的内能;p为波阵面后的压力。

式(1)为冲击突跃条件或Rankine-Hugoniot关系,有5个待定参数:D、ρ₁、u₁、E₁和P₁。因此,由试验方法测定其中任意两个量,就能由式(1)求出其余3个量,从而确定冲击绝热线上某一点的状态参量。采用的飞片侵彻法原理如图5所示,以一个速度W的飞片与静止靶碰撞后,将在碰撞面的两边产生两个反向传播的冲击波,其压力分别为P_f和P_t,而P_0f和P_0t是两者自身初始压力。

根据冲击波关系,可得到

(2)P_f=ρ_0f(-D_f-W)(u_f-W)

(3)P_t=ρ_0tD_tu_t

式中:ρ_0f为飞片初始密度;D_f为冲击波在飞片中传播的速度;D_t冲击波在靶板中传播的速度;u_f为飞片受到冲击波后的粒子速度;u_t为靶板受冲击波后的粒子速度;W为飞片速度。

飞片材料与靶为不同材料时,可采用解析法或图解法获得靶内冲击波粒子速度。在已知飞片材料冲击绝热关系的条件下,有

(4)-D_f-W=-c_f+λ_f(u_f-W)

式(4)中:c_f、λ_f为飞片材料的Hugoniot参数。

利用边界条件,即

(5)

$\left\{\begin{array}{l}{P}_{f}={P}_{t}\\ {u}_{f}={u}_{t}\end{array}\right.$

根据式(5)可得粒子速度为

(6)u_t=$\frac{-B+\sqrt{{B}^{2}-4AC}}{2A}$

式(6)中:A=2λ_fρ_f;B=ρ_0f(c_f+2λ_fW)+ρ_0tD_t;C=ρ_0fW(c_f+λ_fW)。

由试验测试得到冲击波速度和由式(6)计算得到的粒子速度后,原则上可以确定P-V、P-u等其他形式的冲击压缩绝热关系。在气炮加载的一维压缩情况下,压缩后体积V、粒子速度u和初始体积V₀满足

(7)$\frac{V}{{V}_{0}}$=1-$\frac{u}{D}$

上述推导过程没有考虑材料的强度效应,适用于高压状态;在低压条件下(GPa数量级),式(3)给出的是加载方向的主应力σ₁,此时若采用体积压缩定律,则可以得到

(8)

$\left\{\begin{array}{l}{P}_{s}={\sigma }_{1}-\frac{4{\tau }_{s}}{3}\approx K{\epsilon }_{v}\\ K=\frac{d{\sigma }_{1}}{d{\epsilon }_{v}}\end{array}\right.$

式(8)中:P_s为平均压力;K为体积模量;τ_s为材料剪切强度;ε_v为体积应变。

(9)ε_v=$\frac{{\upsilon }_{s}}{{D}_{shock}}$

式(9)中:υ_s为冲击波速度与粒子速度的比值;D_shock为冲击波速度。

2.2 超高速侵彻试验原理

采用激光遮断测速,弹速通过激光遮断法进行测量,测速原理和实物如图6所示。其原理如下:弹体经过已知间距的激光束时产生遮断脉冲光信号,光信号通过光电敏感元件转换成电信号,并经过信号调理仪输出至示波器;输出信号的响应时间小于100 ns,示波器采样频率高于20 MHz,从而保证弹速测量精度优于0.2%(实际误差和弹速有关)。

3 聚能药型罩飞片侵彻试验方案

3.1 飞片侵彻试样制作

采用阻抗匹配法测量冲击绝热线时,试样设计需满足两个条件:①冲击波是平面波; ②冲击波均匀。冲击波受边侧和追赶稀疏波的影响,样品宽厚比的合理设计可使冲击波满足条件要求。飞片速度设计为1.0~2.5 km/s,根据发射装置的口径大小,设计了样品尺寸,直径20 mm、厚度5~6 mm。样品的宽厚比约为4,满足大于2的设计要求。飞片侵彻试样如图7所示。

飞片材料为无氧铜材料,基本参数为ρ_f=8.93 g/cm³、c_f=3 940 m/s和λ_f=1.489,冲击阻抗略低于样品。组装后的靶体和无氧铜飞片如图8所示。试样装配之后的安装图如图9所示。

3.2 超高速侵彻靶体制作

如图10所示,超高速侵彻靶体由多层混凝土片粘接而成。先用漆包线将PVDF传感器引线延长,用704胶对传感器裸露区域和焊接位置绝缘密封。将靶体表面打磨至粗糙度3.2,平面度优于100∶0.1,然后将M表面待粘传感器区域预涂环氧树脂固化后,表面打磨至粗糙度1.6,胶层厚度小于0.1 mm;用502胶将传感器定位在M表面环氧树脂打磨区;在M表面和N表面均匀涂敷环氧树脂 0.1 mm;将M表面和N表面粘接,固定MN,加压块保证MN间的多余环氧树脂挤出,厚度小于 0.2 mm;最后,环氧树脂固化后进行下一层粘贴直到完成整靶制作。

3.3 飞片侵彻试验系统

飞片侵彻试验利用二级轻气炮完成,试验系统如图11所示。系统主要包括:二级轻气炮发射装置、电磁测速装置、DISAR和示波器等测量装置。

试验时,飞片经二级轻气炮加速,采用磁测速系统测量速度。完成测速后先与基板碰撞形成平面冲击载荷加载在测试试件上。采用激光干涉位移测试技术测量基板和试样背面自由面粒子速度。如图11所示,测试信号共分为4路,A、D两路信号布置于基板直径两端,用以标定试样加载的初始时刻并检测飞片侵彻的平面度;B、C两路信号分别布置于试件中心和偏离中心3 mm位置,用以测量试样内冲击波到达的时刻和自由面粒子速度发展规律。

根据测量信号可以得到冲击加载下样品中冲击波速度及自由面速度历史,实现冲击状态物性绝对测量。记A、D信号到达时间和B、C信号到达时间的间隔,则冲击波速度为

(10)D=$\frac{{h}_{t}}{\Delta t}$

式(10)中:h_t为靶体试样厚度;Δt为时间间隔。

3.4 超高速侵彻试验系统

超高速侵彻试验系统如图12所示,一级泵管预充氢气,火药室火药点火后活塞加速向前压缩泵管内的氢气,高压锥段内压力迅速增大,当高压锥段末端膜片破裂,弹体剧烈加速冲出发射管,获得极高的初速度。弹体着靶前经过脱壳系统完成弹托分离,然后通过激光测速系统测得速度,最后撞向置于防护靶室中的试验件,并通过两套高速摄影系统记录试验过程。通过调整装药量和一级泵管的压强,可以获得不同的发射速度,从而满足试验要求。

3.5 聚能药型罩飞片侵彻试验内容

试验内容包含弹靶材料动态响应飞片侵彻试验和超高速侵彻试验,如表1和表2所示。

4 飞片侵彻试验结果

根据试验方案,开展飞片侵彻试验,试验结果如表3所示。

4.1 试验的原始信号及其处理

飞片为无氧铜,通过磁环强磁场时产生感应涡流,测速线圈出现电势扰动并被示波器记录,如图13所示,磁环间距除以飞片通过的间隔可得速度。DISAR通过自由面运动引起的发射光频率变化分析自由面速度,图14为频率变化,通过短时傅里叶变换,可以得到图15所示“时间-频谱-振幅”谱图。滤波频谱信号,得到图16所示粒子速度随时间的变化曲线。

根据多普勒频移定理,即

(11)u(t)=$\frac{\lambda }{2}$f_d(t)

式(11)中:u(t)为粒子运动速度;λ为激光波长;f_d为多普勒频移。

图17为试验测得的4路DISAR信号,A、D信号反映冲击加载的平面度与到达时刻,两路信号的时间差反映了加载平面度,两路信号的中间时刻对应于试样中冲击波的起始时刻。受试样构造不均匀性的影响,不同位置处测得的粒子速度存在一定的误差。为了获得描述材料动态力学性能的集总参数,以阻抗匹配法计算所得粒子速度为平均参数,采用B、C两信号速度数据进行线性加权,从而得到粒子速度的平均描述,并以此为依据分析试样的动态力学性能。

4.2 聚能药型罩飞片侵彻试验数据分析

本次试验共开展22发,飞片速度为0.9~2.5 km/s,试验结果如表3所示。

4.2.1 P1材料的冲击Hugoniot参数

根据试验数据,图18为P1试样在此加载速度范围内粒子速度u和冲击波传播速度D之间的关系,冲击绝热线近似为线性,满足关系为

(12)D=1.74u + 2.45

其中,偏离拟合线的点是因为对应试样的密度显著小于平均密度。为得到P-V冲击绝热关系,根据式(7)计算各试验点的材料比容,试验结果如图18所示,在本次试验压强范围内,P-V冲击绝热关系为

(13)P=3.868 65×10⁵V²-5.246 06×10⁴V+1.791 65×10³

4.2.2 P16材料的冲击Hugoniot参数

根据试验数据,图19所示为P16试样在此加载速度范围内粒子速度u和冲击波传播速度D之间的关系,冲击绝热线近似为线性,满足关系为

(14)D=2.19u+2.05

在本次试验压强范围内,P-V冲击绝热关系为

(15)P=5.167 37×10⁵V²-8.254 18×10⁴V+3.312 52×10³

4.2.3 PR材料的冲击Hugoniot参数

根据试验数据,图20所示为PR试样在此加载速度范围内粒子速度u和冲击波传播速度D之间的关系,冲击绝热线近似为线性,满足关系为

(16)D=2.31u+2.58

P-V冲击绝热关系为

(17)P=6.671 01×10⁵V²-1.230 69×10⁵V+5.698 06×10³

4.2.4 C80材料的冲击Hugoniot参数

根据试验数据,图21所示为C80试样在此加载速度范围内粒子速度u和冲击波传播速度D之间的关系,冲击绝热线近似为线性,满足关系为

(18)D=1.81u+2.54

在本试验压强范围内,P-V冲击绝热关系为

(19)P=6.671 01×10⁵V²-1.230 69×10⁵V+5.698 06×10³

4.2.5 C100材料的冲击Hugoniot参数

根据试验数据,图22所示为C100试样在此加载速度范围内粒子速度u和冲击波传播速度D之间的关系,冲击绝热线近似为线性,满足关系为

(20)D=1.91u+2.66

P-V冲击绝热关系为

(21)P=5.168 77×10³V²-3.432 24×10³V+5.745 75×10²

5 超高速侵彻试验结果分析

共开展了6发超高速侵彻试验,测速信号如图23所示。如图24所示,弹体发射后经脱壳器完成脱壳,分离弹托与回收器的碰撞痕迹,三瓣弹托与挡板的碰撞痕迹均匀分布在挡板上,说明弹体姿态好,弹托成功分离,试验结果如表4所示。

5.1 三维扫描侵彻成坑特征分析

表4中6个试件超高速侵彻混凝土靶体的成坑特征分析,如图25所示,由测量弹坑形态可知:侵彻深度为48.92 mm,成坑半径为132 mm,成坑体积为647 588 mm³。其余5个试件的成坑特征如表4所示。

5.2 飞片侵彻靶体瞬间超高速拍摄图片

根据超高速摄影结果,拍摄了飞片侵彻靶体一瞬间的高清图片,每个飞片共拍摄①~⑥共6帧,间隔时间为10 μs,侵彻过程如图26所示,碰撞一瞬间,火花四溅,冲击冲量巨大。

5.3 应力波在靶体中的传播与衰减规律

以PVDF压电传感器记录侵彻过程中靶体内应力的传播规律,分别在7个不同位置(编号为PVDF 1#~PVDF 7#)进行测试,测试结果如图27所示。根据试验结果,1号试件靶体三层位置的应力峰值强度分别为81.35、24.0、15.2 MPa,如用指数函数进行拟合可得,衰减系数为1.552。其余5层的数据和分析结果如表5所示。

6 结论与建议

通过二级轻气炮加速聚能弹药型罩飞片,开展了聚能药型罩飞片侵彻试验和超高速侵彻试验,得到如下结论。

(1)通过飞片冲击加载试验,测量了试样界面响应时序、冲击波传播速度及粒子速度,获得了药型罩和混凝土材料在20~65 GPa与7.5~30 GPa压力范围内的动态D-u关系及P-V关系,并确认其满足线性Hugoniot关系。

(2)在0.9~2.5 km/s及4.5 km/s不同碰撞速度下开展侵彻试验,获取了侵彻过程的压力-时间曲线、冲击波衰减、成坑形态及背靶损伤情况,结果表明C100混凝土中的峰值压力高于C80,且C80的应力波衰减系数大于C100。

(3)研究结果为聚能射孔弹侵彻数值模拟提供了关键参数,并为侵彻瞬间压力与损伤规律的量化分析提供了依据。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

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基金资助

国家科技重大专项(2025ZD1405703)

陕西省重点研发项目(2024GX-YBXM-500)

陕西省秦创原“首席科学家+工程师”项目(2024QCY-KXJ144)

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Received	Published	Revised
2025-09-15	2026-08-08	2026-05-24
Online Date
2026-09-03

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