小型聚能裝藥對磚墻的毀傷研究

張學春，解文輝，蔡金良，毛 川

(1.海軍裝備部重慶軍事代表局，重慶 402760;2.重慶紅宇精密工業(yè)有限責任公司，重慶 402760)

聚能裝藥通常主要用于打擊裝甲車輛、地下工事、機場跑道等較為堅固的目標，其利用聚能效應產(chǎn)生的高速射流(或EFP)的侵徹作用對目標實施破壞。在進行聚能裝藥研究時，通常人們只關注其聚能效應對目標的毀傷效果，而對其爆破作用對目標產(chǎn)生的毀傷效果一般很少關注［1－5］。然而，在采用兩級串聯(lián)戰(zhàn)斗部對磚墻類目標的毀傷研究中，由于前級聚能裝藥距離目標較近，而且目標防護能力相對較弱，因此爆破作用對目標的毀傷作用就不可忽視。

本文通過理論分析與試驗，對小型聚能裝藥近距離爆炸對磚墻的毀傷效果進行了研究。

1 理論分析

本文研究的小型聚能裝藥主要結構參數(shù)為:裝藥直徑80 mm，裝藥量0.6 kg，鋁制殼體，小錐角紫銅藥型罩;目標為采用普通磚體和水泥砂漿砌成的2層磚墻，自然風干。

根據(jù)經(jīng)驗，該聚能裝藥形成的射流明顯具備對2層磚墻的穿透能力，其毀傷能力不再贅述，在此重點關注其爆破作用對磚墻的毀傷效果。

在進行爆破作用分析時，主要研究以下2種典型情況:1種假設裝藥在距磚墻一定距離處爆炸，即模擬具有一定炸高的情況，在此取0.25 m;另1種假設裝藥緊貼磚墻爆炸，模擬炸高為0的情況。

根據(jù)文獻［6］和文獻［7］，忽略裝藥結構形狀，可計算得到該聚能裝藥的爆破性能主要參數(shù)，見表1。

表1 聚能裝藥爆破作用計算結果

根據(jù)文獻［7］，使2層磚墻產(chǎn)生破壞的沖擊波超壓要求為:大于0.044 MPa，比沖量要求為:大于2 156 Ns/m2。對比表1計算結果可以發(fā)現(xiàn)，如果按照超壓破壞準則，2種距離下磚墻都應該被破壞，而按照比沖量破壞準則，此時磚墻又不會被破壞，即按照不同毀傷判據(jù)，出現(xiàn)了結果不一致的問題。為此，還必須結合沖擊波的作用特性進行進一步分析。

根據(jù)沖擊波對目標的破壞理論可知，沖擊波對目標的破壞作用不僅取決于載荷的大小，而且取決于載荷隨時間的變化。根據(jù)載荷作用時間t與目標體系自由振動周期T的比較，可將載荷分為靜載荷與動載荷:當載荷作用時間t＞10T時，可認為是長時間作用，此時載荷可認為是靜載荷，目標的變形與破壞取決于該瞬間的最大壓力，即此時可按超壓判據(jù)對目標破壞效果進行分析;而當t≤0.25T時，則認為是沖擊載荷作用，目標的變形與破壞僅取決于沖量的大小，與最大載荷無關，即此時應按沖量判據(jù)對目標破壞效果進行分析。

根據(jù)上述理論，再據(jù)有關經(jīng)驗公式，計算得到該聚能裝藥在上述2種距離下的沖擊波正壓區(qū)作用時間見表2。

表2 沖擊波正壓區(qū)作用時間計算結果

而2層磚墻的固有振動周期據(jù)文獻［7］為T=0.01 s。由此可以看出，不論是在距磚墻0.25 m處還是緊貼磚墻，該聚能裝藥爆炸沖擊波正壓作用時間都小于0.25 T，所以此時應按照比沖量判據(jù)對目標破壞效果進行分析。據(jù)此可判斷，該聚能裝藥的爆破作用不能使2層磚墻出現(xiàn)明顯的破壞。

2 試驗研究

2.1 試驗設計

按照前文研究的聚能裝藥及磚墻參數(shù)，加工了聚能裝藥及目標磚墻并進行了試驗。

試驗時，利用木制托彈架將聚能裝藥放置在磚墻前規(guī)定距離L處，藥型罩一端朝向磚墻，起爆聚能裝藥，通過觀察并測量爆炸后的磚墻破壞情況，可得到聚能裝藥爆炸后對磚墻的毀傷效果，試驗布置見圖1。

圖1 試驗布置

2.2 試驗結果及分析

試驗共進行了2發(fā)，其中，聚能裝藥距磚墻0.25 m和緊貼磚墻試驗各1發(fā)，2發(fā)試驗后的靶標正面和靶標背面的毀傷照片見圖2和圖3，試驗數(shù)據(jù)見表3。

圖2 磚墻正面毀傷情況照片

圖3 磚墻背面毀傷情況照片

表3 試驗數(shù)據(jù)

從上述試驗結果可以看出，無論是在距磚墻0.25 m處還是在緊貼磚墻爆炸時，所研究的小型聚能裝藥都不足以使磚墻產(chǎn)生垮塌、傾倒等嚴重破壞，其對磚墻的破壞作用主要還是體現(xiàn)在射流開孔方面，試驗結果與理論分析結果吻合。

然而，通過對比2發(fā)試驗結果可明顯看出，隨著與磚墻間距的減小，聚能裝藥對磚墻的毀傷效果明顯增強:首先在開孔孔徑方面，緊貼磚墻爆炸比距離0.25 m爆炸時的開孔孔徑增大了約1倍;而在爆破作用的毀傷方面，緊貼磚墻爆炸比距離0.25 m爆炸時在磚墻上產(chǎn)生的崩落范圍約增大了2倍，并且使磚墻產(chǎn)生了明顯的裂縫及錯位，對兩級串聯(lián)戰(zhàn)斗部而言，上述兩方面都明顯更利于后級戰(zhàn)斗部通過，因此該試驗結果又表明，在進行聚能裝藥對磚墻的毀傷研究時，必須對裝藥的爆破作用進行考慮。

3 結論

本文研究了小型聚能裝藥對2層磚墻的毀傷效果，經(jīng)理論分析及試驗研究表明:

1)對于裝藥量較小的聚能裝藥，當其在磚墻近距離作用時，盡管其爆炸沖擊波超壓已經(jīng)大于磚墻的破壞載荷，但由于沖擊波作用時間太短，所以并不能對磚墻造成明顯的毀傷效果，其毀傷作用主要還是體現(xiàn)在射流的開孔作用上;

2)隨著與磚墻間距離的減小，聚能裝藥對磚墻產(chǎn)生的破壞作用明顯增強，開孔孔徑及崩落區(qū)范圍都明顯增大，該結果表明在進行聚能裝藥對磚墻的毀傷研究時，必須對裝藥的爆破作用進行考慮。

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［6］ 隋樹元，王樹山.終點效應學［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2000.

［7］ 王儒策，趙國志.彈丸終點效應［M］.北京:北京理工大學出版社，1993.

(責任編輯魯 進)