破片撞击起爆屏蔽B炸药的数值模拟和实验

第２９卷第１期　火炸药学报　２　０　０　６年２月　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ　５　破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药的数值模拟和实验　梁争峰，袁宝慧　（西安近代化学研究所，陕西西安７１００６５）　摘要：用工程理论计算、数值模拟和实验验证方法研究了小破片和杆破片撞击起爆屏蔽（屏蔽板为６ｍｍ厚钢板）　Ｂ炸药的速度阈值。结果表明。对于小破片，３种方法计算出的屏蔽Ｂ炸药撞击起爆速度阈值基本接近；而对于杆破　片，计算出的撞击起爆速度阈值偏小，数值模拟和实验得出的速度阈值基本接近。这说明所引用的屏蔽Ｂ炸药破片　撞击起爆速度阈值工程理论计算公式只适用于小质量规则破片，而由于计算公式中缺少体现打击面积的参数，因　而并不适于计算杆破片的屏蔽Ｂ炸药撞击起爆速度阈值。由实验方法得出，用４．６５ｇ４，破片撞击起爆６ｍｉｌｌ钢板屏　蔽Ｂ炸药的速度阈值约为２　５２２ｍ／ｓ，用质量为８．７８ｇ、直径为５ｍｍ的杆破片撞击起爆６ｍｍ钢板屏蔽Ｂ炸药的速度　阈值约为２　１６１ｍ／ｓ。　关键词：爆炸力学；撞击起爆；Ｂ炸药；数值模拟　中圈分类号：Ｔｊ５５；ＴＤ２３５．１　１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—７８１２（２００６）０１　０００５—０５　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　Ｉｍｐａｃｔｅｄ　ｂｙ　Ｆｒａｇｍｅｎｔ　ＬＩＡＮＧ　Ｚｈｅｎｇ—ｆｅｎｇ，ＹＵＡＮ　Ｂａｏ　ｈｕｉ　（Ｘｉ　ａｎ　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．ｘｉ　ａｎ　７１００６５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　６　ｗｉｅｒ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｉｅｌｄｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　ｂｙ　ｓｍａｌｌ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ａｃａｄｅｍｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ（ｍｅｔｈｏｄ　１）。ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　（ｍｅｔｈｏｄ　２）ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｖａｌｉｄａｔｉｎｇ（ｍｅｔｈｏｄ　３）．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　ｂｙ　ｓｍａｌｌ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｇａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｒｅｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ．Ｂｕｔ　ｆｏｒ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｇａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｅｔｈｏｄ　１　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｇａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｅｔｈｏｄ　２　ａｎｄ　３　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ　ｇａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｅｔｈｏｄｓ　２　ａｎｄ　３　ａｒｅ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ，ｓｈｏｗｉｎｇ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｃａｄｅｍｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｉｓｎ’ｔ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ａｓ　ａ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｌａｃｋｉｎｇ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　ａｒｅａ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｅｔｈｏｄ　３　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ａ　ｓｍａｌｌ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｍａｓｓ　ｏｆ　４．６５　ｇ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　２　５２２　ｍ／ｓ　ｃａｎ　ｄｅｔｏｎａｔｅ　ｃｏｍｐｏｔｉｔｉｏｎ　Ｂ　ｗｉｔｈ　６　ｍｍ　ａｒｍｏｒ　ｃｏｖｅｒｅｄ　ｐｌａｔｅ，ａｎｄ　ａ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｍａｓｓ　ｏｆ　８．７８　ｇ，ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　５　ｍｍ　ａｎｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　２　１６１　ｍ／ｓ　ｃａｎ　ｄｅｔｏｎａｔｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　ｃｈａｒｇｅ　ｗｉｔｈ　６ｍｍ　ａｒｍｏｒ　ｃｏｖｅｒｅｄ　ｐｌａｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ；ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　山口］等人分别对９３钨和钨锆合金破片撞击屏蔽Ｂ炸　引　言　药进行了研究，分析了两种破片撞击作用下炸药起　爆机理及起爆临界值。Ｅｒｉｃ　Ｎ．Ｆｅｒｍ＿３　等人研究了球　由于目前各国的导弹战斗部装药都采用钝感炸　形破片对ＰＢＸ　９４０４和Ｂ一３炸药的撞击起爆临界值，　药，且不断向低易损性方向发展。因此，为了进行反　得到了球形破片起爆这两种炸药的临界直径和临界　导弹战斗部技术研究，科研人员都将破片对各种钝　速度的曲线图。黄静ｌ＿４　等对钨合金破片撞击起爆复　感炸药的撞击起爆闽值作为重点研究对象。　合靶后装药进行了实验研究，发现复合靶板对战斗　董小瑞ｎ　等人对破片撞击屏蔽炸药（Ｂ炸药）的　部的防护非常有效。洪建华［５１　等人针对破片战斗部　撞击起爆问题进行了理论和实验研究，并给出了屏　的杀伤破片击穿屏蔽板和引爆炸药的机制，介绍了一　蔽Ｂ炸药的临界起爆能量和临界起爆压力。王树　种具有实用价值的分析计算法。Ｍａｎｆｒｅｄ　ＨｅｌｄＬ６　也对　收稿日期：２００５—０３—０３；修回日期：２００５—０８—２５　作者简介：梁争峰（１９７２），男，博士研究生．从事爆炸力学研究和战斗部研制。　维普资讯 http://www.cqvip.com

６　火炸药学报　第２９卷第１期　破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药的阈值进行研究。卫玉　章　］等人进行了钢射弹引爆带厚盖板Ｂ炸药的实　验，并通过观测炸药中的爆轰波阵面波形得出了射　弹撞击带盖炸药引发爆轰的机制。温殿英＿８］研究了　柱形弹丸撞击ＰＢＸ一９４０４炸药、太安橡皮炸药、黑索　今橡皮炸药和Ｂ炸药的引爆情况，并着重研究了　ＰＢＸ一９４Ｑ４炸药的引爆阈值。　本研究利用工程计算、数值模拟和实验验证方　法分别对小破片和杆破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药进行　了研究。　１　工程计算　Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｍ．Ｌｌｏｙｄ凹　经过大量实验研究，得出　破片撞击起爆屏蔽钝感炸药临界速度的计算公式：　广　１　］土　，　｝一｝ｆ　Ｋｆｅｘｐ（５．３７７百（十３ｉ　３．　　ｔｔ　／／　亏）、｝ｍ　｝ｉ　ｆ　　式中：Ｋｆ为炸药敏感系数，当　（ＴＮＴ）：　（ＲＤＸ）一　４０：６Ｏ时，Ｋｆ一４１　４８０００；ｔ　为屏蔽板厚度，ｉｎ（１ｉｎ一　２５．４ｒａｍ）；Ｖ　为临界速度，ｍ／ｓ；　为破片质量，ｇ。　小破片和杆破片质量分别为４．６５ｇ和８．７８ｇ，屏　蔽Ｂ炸药屏蔽板厚度为６ｍｉｔｔ。通过单位换算和计算　可得，用质量为４．６５ｇ的破片撞击起爆６ｍｉｔｔ钢板屏　蔽Ｂ炸药的速度阈值为２　３２０．６１ｍ　，用８．７８ｇ破片　撞击起爆６ｉｎＩｎ钢板屏蔽Ｂ炸药的速度闽值为　１　５９７．０４１ＴＩ／ｓ　２数值模拟研究　２．１　小破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药数值模拟　２．１．１计算模型　通过计算得到破片侵彻屏蔽板后的剩余打击动　能，然后根据文献资料上裸炸药在破片打击条件下　的起爆阈值（动能）来判断破片对屏蔽钝感炸药的撞　击起爆能力。　数值模拟中采用的物理模型为：破片直径为　１０．４２ｍｍ，质量为４．６５ｇ；屏蔽炸药的屏蔽板厚度为　６ｍｒｆｌ，受破片打击面为正方形，边长为４ＯＩｎｌＴｌ。计算　中破片和屏蔽炸药屏蔽板都采用ＭＡＴ—ＰＬＡＳＴＩＣ—　ＫＩＮＥＭＡＴＩＣ材料模型，具体性能参数如下：密度　为７　８５０ｋｇ／ｍ。；弹性模量为２．１×１０“Ｐａ；泊松比为　０。２９；屈服应力为５×１０　Ｐａ；塑性切线硬化模量１．２６　×１０。Ｐａ　破片计算模型采用四面体自由网格划分方法进　行网格划分，屏蔽炸药屏蔽板计算模型采用六面体　映射网格划分方法进行网格划分。整个计算模型划　分为ｌ０９　３８４个计算单元，其中破片３４　３８４个计算单　元，屏蔽板７５　０００个计算单元。数值模拟时破片的速　度采用２　８２０ｍ／ｓ，破片和屏蔽板间采用面面侵蚀接　触条件。计算模型如图１所示。　●　图１　破片侵彻屏蔽炸药屏蔽板计算模型　Ｆｉｇ．１　Ｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ＂ｓｈｉｅｌｄ　２．１。２计算结果　通过数值模拟计算，发现破片穿透屏蔽板后由　于侵蚀作用自身形状发生严重变形（如图２所示），　将其近似为直径９　ｍｍ的圆；破片的剩余打击动　能为７．８４ｇ・ｍｉＴｔ。／ｔｔｓ　，如图３所示。　图２　破片穿透屏蔽板后的变形示意图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ａｆｔｅｒ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ　ｓｈｉｅｌｄ　图３破片侵彻屏蔽板过程中的能量变化曲线　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｋｉｎｅｔｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　Ｅｒｉｃ　Ｎ．Ｆｅｒｍ　通过实验得出，Ｂ炸药在直径　９　ｍｉｔｔ破片冲击下起爆闽值（动能）为７．４２ｇ・ｍｍ　／ｔｔｓ　因此，该数值模拟中的破片穿透屏蔽板后仍然可以　引爆Ｂ炸药。由此可见，质量为４．６５ｇ的破片，当其速　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第１期　梁争峰，袁宝慧：破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药的数值模拟和实验　７　度大于２８２０ｍ／ｓ时，可以撞击起爆６ｍｍ钢板屏蔽Ｂ　炸药。　２．２杆冲击起爆屏蔽Ｂ炸药的数值模拟　２．２，１计算模型　数值模拟中采用的物理模型为：杆直径为　５ｍｉＤ．，长度为５７ｍｍ，质量为８．７８ｇ；屏蔽炸药的屏　蔽板厚度为６　ｍｍ，受破片打击面为长方形，宽　４０ｍｍ，长８Ｏｍｍ。计算中杆和屏蔽板都采用ＭＡＴ—　ＰＬＡＳＴＩＣ～ＫＩＮＥＭＡＴＩＣ材料模型，具体材料模型　参数与小破片撞击时相同。　杆计算模型采用四面体映射网格划分方法进行　网格划分，屏蔽板计算模型采用六面体映射网格划　分方法进行网格划分。整个计算模型划分为７７　１００　个计算单元，其中破片１７１００个计算单元，屏蔽板　６Ｏ０００个计算单元，杆速度采用２　ｌＯＯｍ／ｓ，杆以平行　方式打击屏蔽板。破片和屏蔽板间采用面面侵蚀接　触条件。计算模型如图４所示。　●　图４杆破片侵彻屏蔽板计算模型　Ｆｉｇ．４　Ｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　ｓｈｉｅｌｄ　图５杆破片穿透屏蔽后的变形示意图　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ａｆｔｅｒ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｎｇ　ｓｈｉｅｌｄ　２．２．２计算结果　通过数值模拟，发现杆穿透屏蔽板后自身形状　发生严重变形（如图５所示），其打击面宽度近似为　３．５ｍｍ，长度近似为３０ｍｍ；杆发生变形是由于侵彻　过程中杆与屏蔽板之间的应力超过了杆的屈服应　力，从而引起杆与屏蔽板相接触的部分发生失效。杆　的剩余打击动能为ｌ１．７９ｇ・ｍｉｔｔ　／　ｓ　，打击比动能为　１１２．４ＭＪ／ｍ　，如图６所示。　Ｅｒｉｃ　Ｎ．ＦｅｒｍＤ］通过大量实验得出，Ｂ炸药在直　径为１３ｍｍ钢破片冲击条件下的起爆阂值（比动能）　为１０９．５　ＭＪ／ｍ　。因此，该数值模拟中的杆在穿透屏　蔽板后仍然可以引爆Ｂ炸药。可见，直径为５ｍｍ，长　度为５７ｍｍ的杆破片，当其速度大于２　ｉ００ｍ／ｓ时，　可以撞击起爆６ｍｍ钢板屏蔽的Ｂ炸药。　图６杆破片侵彻屏蔽板过程中的能量变化曲线　Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｋｉｎｅｔｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｕｒｖｅ　ｏｆ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　３　实验研究　３．１　小破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药实验研究　３．１．１试验方案　在进行轴心起爆战斗部和相应定向战斗部静爆　试验时，分别将屏蔽Ｂ炸药放置在战斗部威力半径　内，如表２中所示。经破片回收发现，战斗部破片破　裂形状规则，质量为４．６５ｇ；屏蔽板厚度为６ｍｍ，装　药直径为２００ｍｍ，装药高度为１００ｍｍ。　３．１．２试验结果　在轴心起爆战斗部静爆试验中，屏蔽Ｂ炸药都　没有被引爆，仅仅被贯穿或击碎，具体毁伤情况见表　ｌ和图７。　表１　轴心起爆战斗部破片对屏蔽Ｂ炸药的毁伤效应　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｗａｒｈｅａｄ　ｔｏ　ｓｈｉｅｌｄｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　序号　屏蔽Ｂ炸药毁伤情况　．　被两枚破片击中并贯穿屏蔽板，屏蔽Ｂ炸药解体，　装药严重破碎　没有被破片击中，屏蔽Ｂ炸药完整，屏蔽板被战斗　部蒙皮碎片划伤　５　被７枚破片击中并贯穿屏蔽板，屏蔽Ｂ炸药完整　被５枚破片击中并贯穿屏蔽板，１个穿孔背面有明　６　显发黑迹象，说明炸药已经发生局部反应；屏蔽Ｂ　炸药解体，装药严重破碎　７　没有被破片击中，屏蔽Ｂ炸药完整　被２枚破片击中并贯穿屏蔽板，板背面有发黑迹　一　象，试验后发现屏蔽板向前运动了２Ｏｍ，说明炸药　已经发生局部反应；屏蔽Ｂ炸药解体，装药严重破　碎　维普资讯 http://www.cqvip.com

８　火炸药学报　第２９卷第１期　在定向战斗部静爆试验中，屏蔽Ｂ炸药都被引　２　２３ｌｍ／ｓ，定向战斗部穿透屏蔽板且引爆Ｂ炸药的　爆，炸药爆炸后对附近场地产生不同程度的冲击波　破片最低速度为２　５２２ｍ／ｓ，如表２所示。表中０为屏　效应，炸药装药支撑杆也有燃烧发黑现象，见图８。通　蔽Ｂ炸药放置点与定向方向夹角，　为屏蔽Ｂ炸药　过对破片速度测试结果的计算，得出轴心起爆战斗　放置点与战斗部之间的距离，　为破片打击屏蔽Ｂ　部穿透屏蔽板且击碎Ｂ炸药的破片最高速度已达到　炸药的速度。　Ｓｈｉ■ｅｌｄｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　１　圈　Ｓｈｉｅｌｄｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　５　Ｓｈｉｅｌｄｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　６　图７轴心起爆战斗部破片对屏蔽Ｂ炸药的毁伤效应　Ｆｉｇ．７　Ｔｈｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｗａｒｈｅａｄ　ｔｏ　ｓｈｉｅｌｄｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　时，分别将４发屏蔽Ｂ炸药放在战斗部威力半径内，　具体放置位置如表３所示。战斗部杆破片直径为　５ｍｍ，长度为５７ｍｍ，质量约为８．７８ｇ，所用屏蔽Ｂ炸　药同前。　表３杆破片对屏蔽Ｂ炸药撞击起爆试验结果　Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ　图８定向战斗部破片对屏蔽Ｂ炸药的毁伤效应　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｐｏｌｅ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　Ｆｉｇ．８　Ｔｈｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｗａｒｈｅａｄ　ｔｏ　ｓｈｉｅｌｄｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　表２　小破片对屏蔽Ｂ炸药撞击起爆试验结果　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｂ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　３．２．２试验结果　在轴心起爆战斗部静爆试验中，６１ＴＩ处屏蔽Ｂ炸　药被１枚杆击中，并被引燃，９　ｒｆｌ处屏蔽Ｂ炸药没有被　杆击中。在定向战斗部静爆试验中，４发屏蔽Ｂ炸药　均被引爆。根据定向战斗部静爆试验所测速度数据，　通过计算可得打击屏蔽Ｂ炸药的杆速度，见表３。　在轴心起爆战斗部静爆试验中，速度为　１　８９１ｍ／ｓ的杆在击穿屏蔽板后将Ｂ炸药引燃，说明　由试验结果可以得出，质量为４．６５ｇ的破片，当　杆穿透屏蔽板后的剩余打击能量已接近Ｂ炸药的撞　速度大于２　５２２ｍ／ｓ时能够撞击起爆６ｍｍ钢板屏蔽　击起爆能量阈值；在定向战斗部静爆试验中，杆却击　的Ｂ炸药，由此可以认为相同结构的战斗部，当采用　爆了距爆心６　ｍ，８ｍ和９　ｍ处的３发屏蔽Ｂ炸药，而　定向起爆方式后在反导弹能力方面比采用轴心起爆　且３发屏蔽Ｂ炸药均不在增益主方向上，撞击起爆　方式有着明显的优势。　屏蔽Ｂ炸药最低杆破片速度为２　１６１ｍ／ｓ，说明定向　３．２杆破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药实验研究　战斗部打击区内杆打击动能足以引爆屏蔽Ｂ炸药。　３．２．１　试验方案　由试验结果可以得出，直径为５　ｍｍ，质量为　为了研究杆破片对屏蔽Ｂ炸药的撞击起爆能　８．７８ｇ的杆破片速度大于１　８９１　ｍ／ｓ时可以引燃　力，在进行轴心起爆战斗部和定向战斗部静爆试验　６　ｍｍ钢板屏蔽的Ｂ炸药，当速度大于２　１６１　ｍ／ｓ时，　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２９卷第１期　梁争峰，袁宝慧：破片撞击起爆屏蔽Ｂ炸药的数值模拟和实验　９　可以撞击起爆６　Ｆｉｌｍ钢板屏蔽的Ｂ炸药；在相同的结　构条件下，战斗部采用定向起爆方式后在反导弹能　５　结　论　力方面比采用轴心起爆方式具有明显的优势。　（１）由工程计算、数值模拟和实验验证方法得　４工程计算公式的适用性分析　出，质量为４．６５ｇ的小破片撞击起爆６ｍｉｌｌ钢板屏蔽　Ｂ炸药的速度阈值分别为２　３２０．６１ｍ／ｓ、２　８２０ｍ／ｓ　分别用工程理论计算、数值模拟和实验验证方　法研究了破片撞击引爆导弹模拟装药的速度阈值，　具体结果见表４。　表４破片撞击引爆导弹模拟装药的速度阈值　Ｔａｂｌｅ　４　Ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　ｄｅｔｏｎａｔｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｍｉｓｓｉｌｅ　ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ．　研究方法　引爆速度阈值／（ｍ・ｓ＿。）　４．６５ｇ破片８．７８ｇ。直径５ｍｍ杆形破片　通过分析发现，质量为４．６５ｇ的破片撞击引爆　屏蔽Ｂ炸药速度阈值的试验验证结果与工程计算结　果基本相符，而且数值模拟结果与实验验证结果之　间的差异也只有１０．５７％。这说明本研究引用的工程　计算公式适合于计算小质量规则破片撞击引爆屏蔽　钝感炸药速度阈值。　对于质量为８．７８ｇ、直径为５ｍｌＴｌ的杆形破片，　其撞击引爆导弹模拟装药速度阈值的试验验证结果　与数值模拟结果相符程度较好，但工程计算结果与　其他两种研究方法所得结果相差２６．１　。这说明该　工程计算公式由于只体现破片质量的参数　和屏蔽　钝感炸药屏蔽板厚度的参数ｔ　，而没有体现破片打　击面积的参数，然而破片的打击毁伤效果往往最终　体现在打击比动能，而不是简单的打击动能这一个　指标。因此，该工程计算公式只适合于小质量规则破　片，而对于不规则的杆形破片，使用时便会产生较大　的计算偏差，计算结果往往远小于真实值。　通过对质量为４．６５　ｇ的规则破片和质量为　８．７８ｇ、直径为５ｉｎｌｎ的杆形破片撞击引爆屏蔽Ｂ炸　药速度阈值试验结果上限进行计算，并将计算结果进　行延伸，可以得到普适性破片撞击引爆屏蔽Ｂ炸药的　比动能阈值：形状规则的小质量破片撞击引爆６Ｉｎｌｎ　钢板屏蔽Ｂ炸药的比动能阈值为１７３．４２ＭＪ／ｍ　，杆　形破片撞击引爆屏蔽Ｂ炸药的比动能阈值为　７１．９３　ＭＪ／ｍ　，撞击引燃屏蔽Ｂ炸药的比动能阈值为　５５．Ｏ８ＭＩ／ｍ　。　和２　５２２ｍ／ｓ，直径为５１ＴｌｌＴｌ、质量为８．７８ｇ的杆破片　撞击起爆６　Ｆｉｌｍ钢板屏蔽Ｂ炸药的速度阈值分别为　１　５９７．０２　ｒｎ／ｓ、２　１００ｍ／ｓ和２　１６１　ｍ／ｓ。　（２）形状规则的小质量破片撞击引爆６　ｒｆｌｍ钢　板屏蔽Ｂ炸药的比动能阈值为１７３．４２ＭＪ／ｍ　，杆形　破片撞击引爆屏蔽Ｂ炸药和撞击引燃屏蔽Ｂ炸药的　比动能阈值分别为７１．９３ＭＪ／ｍ　和５５．０８ＭＪ／ｍ　。　（３）屏蔽Ｂ炸药破片撞击起爆速度阈值工程理　论计算公式适用于小质量规则破片，而由于计算公　式中缺少体现打击面积的参数，不适于计算杆形破　片的屏蔽Ｂ炸药撞击起爆速度阈值。　（４）在相同的结构条件下，战斗部采用定向起　爆方式后在反导弹能力方面比采用中心起爆方式具　有明显的优势。　参考文献；　［１］董小瑞，隋树元，马晓青．破片对屏蔽炸药的撞击起爆　研究ＬＪ］．弹箭与制导学报，１９９７（２）；１－４．　Ｅ２］王树山，李朝君。马晓飞，等．钨合金破片对屏蔽装药撞　击起爆的实验研究＿＿Ｊ］．兵工学报，２ＯＯｌ（２）：１８９—１９１．　［３］Ｅｒｉｃ　Ｎ　Ｆ，Ｊｏｈｎ　Ｂ　Ｒ．Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｅｘ—　ｐｌｏｓｉｖｅｓ［ｃ］∥９ｔｈ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｂａｌｌｉｓｔｉｃｓ．Ｓｈｒｉｖｅｎａｈｍ：ＵＫ，１９８６：１４２７　１４３１．　［４］黄静，肖川，李晋庆．钨合金破片撞击复合靶后装药的　实验研究口］．火炸药学报，２００４，２６（２）：２８—３０．　Ｅ５ｌ洪建华。刘彤．杀伤破片侵彻击穿和引爆靶弹的分析与　研究［Ｊ］．兵工学报，２００３（３）：３１６－３２１．　［６］　Ｍａｎｆｒｅｄ　Ｈ．Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｂｙ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｉｍｐａｃｔ　［Ｊ］．ＩＣＴ　Ｊａｈｒｅｓｔａｇｕｎｇ，１９９７（２４）：１　１３．　［７］卫玉章，方青，张克明，等．射弹撞击带盖炸药引发爆轰　的机制［Ｊ］．爆轰波与冲击波，１９９５（２）：１－９．　［８］温殿英．柱形弹丸对炸药的撞击起爆研究［Ｊ］．爆轰波　与冲击波，１９９４（１）：２４　３０．　［９］Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｍ　Ｌ．Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｗａｒｈｅａｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ［Ｍ］．Ｖｉｒｇｉｎｉａ：Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｉｎｃ，１９９８：　５０２—５０４．