大質(zhì)量超高速金屬破片實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究進(jìn)展

孫興昀，李亮亮，陳元建，鄭雄偉，李 鑫，阮喜軍，苗潤(rùn)源，劉韓輝，王娟娟

(西安近代化學(xué)研究所，西安 710065)

戰(zhàn)斗部的發(fā)展與武器防御系統(tǒng)的發(fā)展息息相關(guān)，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，典型目標(biāo)的主要結(jié)構(gòu)越來(lái)越厚，飛行速度也越來(lái)越快，為實(shí)現(xiàn)對(duì)該類目標(biāo)的高效毀傷，大質(zhì)量(超過(guò)8 g)、超高速(大于3 000 m/s)破片技術(shù)成為殺傷戰(zhàn)斗部領(lǐng)域的研究難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。

國(guó)外對(duì)超高速的研究開展較早，自1947年Whipple針對(duì)超高速碎片粒子侵徹航天器的防護(hù)問(wèn)題，提出了一種可有效防護(hù)的結(jié)構(gòu)，自此有關(guān)超高速的碰撞及防護(hù)問(wèn)題成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)之一，我國(guó)在超高速問(wèn)題上起步較晚，但也取得了一些成果。但針對(duì)戰(zhàn)斗部中大破片、超高速的金屬破片技術(shù)研究還鮮見(jiàn)報(bào)道，本文主要對(duì)產(chǎn)生超高速破片的實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)超高速金屬破片技術(shù)應(yīng)用于殺傷戰(zhàn)斗部進(jìn)行了展望。

1 破片的超高速實(shí)現(xiàn)手段

1.1 激光驅(qū)動(dòng)

激光驅(qū)動(dòng)主要利用光能量對(duì)一定厚度的破片(尺寸較小,一般為μm級(jí)別)進(jìn)行加載,使其獲得一定的動(dòng)能,其過(guò)程為:高功率固體激光器輸出能量(光能量密度為108～1010W/cm2)，利用脈寬激光束聚集能量驅(qū)動(dòng)一定厚度(μm級(jí)別)的破片，使其達(dá)到km/s的速度。激光驅(qū)動(dòng)破片試驗(yàn)的典型裝置[1]如圖1所示。

圖1 激光驅(qū)動(dòng)破片典型裝置示意圖

激光驅(qū)動(dòng)破片的原理為激光照射破片表明，部分破片因汽化而形成等離子體，等離子體驅(qū)動(dòng)剩余的破片。激光驅(qū)動(dòng)破片在國(guó)內(nèi)外已開展多年，主要為實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的研究，如王浩宇等[1]采用激光驅(qū)動(dòng)破片，使其達(dá)到3 000 m/s(燒蝕層Al為1μm/隔熱層Al2O3為0.5 μm/破片層Al為2.5 μm的平均速度甚至達(dá)到4 650.3 m/s)以上的速度來(lái)沖擊HNS-IV炸藥，結(jié)果表明：激光能量大于59±3 MJ時(shí)即可將炸藥安全起爆。

朱生華[2]等采用激光驅(qū)動(dòng)復(fù)合破片，使其達(dá)到4480 m/s(激光能量未219 mJ，30 ns時(shí)間)，研究了激光能量、破片結(jié)構(gòu)組成等與速度的關(guān)系。稅敏[3]等對(duì)激光驅(qū)動(dòng)高速破片技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，利用納秒短脈沖和納秒整形長(zhǎng)脈沖技術(shù)，使固態(tài)鋁破片和復(fù)合金屬破片的速度分別達(dá)到10 km/s和15 km/s。張品亮[4]、紀(jì)看看[5]等對(duì)強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)不銹鋼靶板的變形速度進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了靶板變形速度隨沖擊波壓強(qiáng)的變化規(guī)律。

1.2 靜電粉塵加速器驅(qū)動(dòng)

靜電粉塵加速方式的特點(diǎn)是只能夠加速質(zhì)量很小的彈丸，彈丸通常形狀不規(guī)則，但是可以將彈丸加速到很高的速度，如將微克量級(jí)的碎片加速到 40 km/s。粉塵加速器主要用到空間粒子的超高速碰撞，其粒子直徑小、速度高，如Close[6]等進(jìn)行了地面的超高速碰撞實(shí)驗(yàn)，使用 Van de Graaff 粉塵加速器發(fā)射高速微粒，通過(guò)等離子體信號(hào)特征來(lái)分析等離子體參數(shù)以及對(duì)航天器的影響。他們進(jìn)行了多種金屬之間的從 1 km/s 到 50 km/s 速度區(qū)間的超高速碰撞，得到了等離子體特性以及電磁輻射的特性。董尚利[7]、白羽[8]等采用靜電式粉塵加速器，分別將1～10 μm鋁粉加速到2～12 km/s和0.1～10 μm的鋁粒子加速到0.1～4 km/s，對(duì)玻璃等材料進(jìn)行碰撞研究，獲得了粒子超高速碰撞后吸附在玻璃表面對(duì)其透光率的影響及成坑情況等參數(shù)。

1.3 輕氣炮驅(qū)動(dòng)

輕氣炮是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)小破片(通常為幾克到數(shù)十克)加載到超高速(通常3 000 m/s以上)的常用發(fā)射裝置之一，一級(jí)輕氣炮最高可以把彈丸或者破片加載到1.5 km/s，二級(jí)輕氣炮最高可以將彈丸加速到8 km/s，三級(jí)輕氣炮最高可以將彈丸加速到11 km/s，而其中尤以二級(jí)輕氣炮最為常見(jiàn)[9-10]，研究成果較多。 NASA 早在 1980 年就建成了超高速測(cè)試裝置[11]，包括一個(gè) 1.7 mm 口徑的二級(jí)輕氣炮、X射線照相裝置、超高速照相機(jī)及其他輔助設(shè)備。此后又分別建成了4.3 mm和 12.7 mm 口徑的二級(jí)輕氣炮。這些裝置可以將直徑 100 μm～9.5 mm的鋁球加速到7 km/s 以上。日本 Tohoku 大學(xué)流體科學(xué)所沖擊波研究中心[12]的超高速試驗(yàn)裝置為14 mm 口徑的二級(jí)輕氣炮。中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速所[13]的發(fā)射裝置為7.6 mm 口徑的二級(jí)輕氣炮，最高發(fā)射速度為7.36 km/s，可在0.2～7.36 km/s 的范圍內(nèi)精確測(cè)量直徑 0.5 mm 以上彈丸的飛行速度并獲得碎片云激光陰影照片。此外，中國(guó)工程物理研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國(guó)空間五院等單位也擁有二級(jí)輕氣炮，并開展了相關(guān)研究工作。

Fortov 等[14-15]采用電磁發(fā)射臺(tái)(EML)對(duì)聚碳酸酯彈丸超高速撞擊鋁靶所作的實(shí)驗(yàn)研究表明，靶板的破壞形式與靶板直徑緊密聯(lián)系，直徑較小時(shí)表現(xiàn)為沖塞，直徑較大時(shí)則表現(xiàn)為層裂破壞。Bashurov 等[16]對(duì)鋼球超高速正碰撞和 45°斜碰撞鋼或鋁合金單層靶板的實(shí)驗(yàn)表明，隨著碰撞速度的增加，碰撞碎片的數(shù)量明顯增加，相應(yīng)的碎片尺寸則明顯減小。Orphal[17]研究了鋼球超高速斜碰撞由 SP(Silica Phenolic)和鋁組成的復(fù)合靶，當(dāng)碰撞傾角達(dá)到 65°時(shí)，僅有一半彈丸侵入靶板，剩余的彈丸則沿著靶板表面發(fā)生了跳彈。隨著傾角的繼續(xù)增大，侵入靶板的彈丸質(zhì)量迅速減少，碎片的空間分布基本相似，碎片云前端速度則迅速減小。

Piekutowski[18]采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)不同的材料、彈丸形狀、碰撞傾角、撞擊速度以及彈徑靶厚比值的超高速碰撞問(wèn)題作了深入研究，得到了經(jīng)典的碎片云圖。并依據(jù)所拍得的碎片云圖片對(duì)碎片云的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作了細(xì)致的分析，碎片云的結(jié)構(gòu)分析表明碎片尺寸越大破壞能力越強(qiáng)，且圓盤形彈丸和柱狀彈丸的破壞能力明顯強(qiáng)于球形彈丸。此外，Piekutowski[19]還對(duì)鋁球超高速撞擊鋁靶產(chǎn)生的靶板孔洞作了研究，分析了靶厚彈徑比值t/D對(duì)最終靶孔直徑的影響，結(jié)果表明靶孔直徑對(duì)t/D并不敏感，而在很大程度上受到靶板材料強(qiáng)度的影響。

此外Verma[20]、Watson[21]、韓雅菲[22]、TANG[23]、遲潤(rùn)強(qiáng)[24]等均采用二級(jí)輕氣炮，研究了小直徑的鋼球或鋼板的超高速碰撞問(wèn)題，獲得了一些規(guī)律性的結(jié)果。

針對(duì)三級(jí)輕氣炮的超高速研究報(bào)道還比較少，李進(jìn)[25]等利用三級(jí)輕氣炮對(duì)非金屬?gòu)椡杓铀俚?.11 km/s并采用激光測(cè)速系統(tǒng)對(duì)其速度進(jìn)行了精確測(cè)量。

1.4 多級(jí)爆轟驅(qū)動(dòng)

多級(jí)爆轟加載技術(shù)，由第一級(jí)炸藥爆轟釋能后驅(qū)動(dòng)第一級(jí)破片，第一級(jí)破片再撞擊第二級(jí)炸藥并進(jìn)行引爆，超高速起爆后將導(dǎo)致第二級(jí)炸藥釋放更高的能量，將第二級(jí)破片加載到更高的速度。文尚剛[26]采用多級(jí)爆轟技術(shù)，用PBX9404炸藥驅(qū)動(dòng)鋼破片，加載速度超過(guò)4 km/s。王青松等[27]在傳統(tǒng)的二級(jí)輕氣炮設(shè)備上，利用破片撞擊產(chǎn)生的高壓，將二級(jí)破片發(fā)射至更高速度。其破片增壓原理如圖2所示。

圖2 兩種類型的破片增壓原理示意圖

實(shí)驗(yàn)所用的二級(jí)輕氣炮內(nèi)徑為Φ28 mm，利用非匯聚型超高速裝置將二級(jí)破片(LY12鋁合金，尺寸為Φ25 mm×1 mm)加速到9.8～11.2 km/s(兩級(jí)破片的速度比為1.63～1.65)，采用匯聚型超高速裝置可將二級(jí)破片(鈦合金TC4，尺寸為Φ10 mm× 1mm)加速到15 km/s以上(兩級(jí)破片的速度比大于2.3)，顯示出二次破片的增速能力，但結(jié)果也指出兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，前者的二級(jí)破片面積較大，速度較低(10 km/s左右)，而破片的飛行姿態(tài)及其完整性很好，后者由于二次破片的面積降低，且具有匯聚作用，導(dǎo)致破片速度達(dá)到15 km/s以上，但破片的飛行姿態(tài)不易控制，且在飛行過(guò)程中，破片容易變形。目前二次破片實(shí)驗(yàn)技術(shù)還在探索之中，有待進(jìn)一步研究和改善。

1.5 爆炸驅(qū)動(dòng)

爆炸驅(qū)動(dòng)法主要依靠炸藥等高能材料的化學(xué)能，在起爆的瞬間釋放的沖擊波及爆轟產(chǎn)物做功，對(duì)破片進(jìn)行加載，使其達(dá)到預(yù)期速度。Li等[28]采用TNT爆轟加載EFP的方式，將其最大加載至1957.45 m/s，研究了爆轟波的傳播方式、EFP的破壞模式等。柏勁松[29]基于破片增壓原理，采用兩級(jí)炸藥及兩級(jí)破片，將第二級(jí)破片增加到10 km/s以上，

以上方式為實(shí)驗(yàn)室常用方法，工程上常用的爆炸加載方式主要為殺傷戰(zhàn)斗部的定向技術(shù)，其起爆方式是提高破片速度非常有效的方法之一，如偏心起爆方式[30-44]可通過(guò)調(diào)整爆轟波波形，使波的傳播在目標(biāo)方向上出現(xiàn)疊加，進(jìn)而提高目標(biāo)區(qū)域的破片速度[45]和破片數(shù)量。引爆方式是影響偏心起爆戰(zhàn)斗部破片速度增益的主要因素之一，目前已有諸多研究者進(jìn)行了研究，屈明等[46]研究了相異引爆模式對(duì)爆轟破片預(yù)定方向效果的影響，王曉英[47]、王樹山[48]等研究了多點(diǎn)不對(duì)稱引爆戰(zhàn)斗部時(shí)的破片增速程度，結(jié)果表明破片的速度增益均超過(guò)110%。仲凱等[49]對(duì)比了底端面中心單點(diǎn)和七點(diǎn)同時(shí)起爆兩種起爆方式對(duì)破片速度的影響，結(jié)果表明，七點(diǎn)同時(shí)起爆條件下破片速度是中心單點(diǎn)起爆時(shí)的104.01%～115.02%。

王力等[50]利用Whitham方法對(duì)兩點(diǎn)對(duì)稱(起爆點(diǎn)位于裝藥內(nèi)部，兩點(diǎn)的夾角為45°、60°和90°)爆轟波的疊加進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明，偏心兩點(diǎn)對(duì)稱起爆，可使定向區(qū)域內(nèi)破片的初速增益達(dá)到30%左右。夏長(zhǎng)峰[51]研究了不對(duì)稱起爆狀況下的破片速度增益問(wèn)題，結(jié)果表明，與中心起爆方式相比，一個(gè)起爆點(diǎn)起爆后在目標(biāo)方向上的速度增益約為11%。孫興昀[52]研究了不同偏心多點(diǎn)起爆方式對(duì)破片速度增益問(wèn)題，結(jié)果表明90°九點(diǎn)連位起爆方式對(duì)破片的速度增益達(dá)到12.39%，其徑向速度在主方向上超過(guò)2 000 m/s。梁爭(zhēng)鋒[53]等研究了爆炸網(wǎng)絡(luò)控制定向戰(zhàn)斗部的速度增益，結(jié)果表明速度增益為114.88%。沈慧銘等[54]采用偏心起爆方式研究了破片的速度增益問(wèn)題，偏心多點(diǎn)起爆時(shí)的速度增益約34%，并認(rèn)為爆轟波碰撞形成馬赫超壓是導(dǎo)致破片速度增益的原因。

另一種爆轟方式是利用凹形曲面(定向聚能)的聚能作用，對(duì)破片進(jìn)行超高速加載[55-60]，邢柏陽(yáng)[61]等采用此定向聚能方式結(jié)合仿真方法，研究了炸藥種類、長(zhǎng)徑比和藥型罩材料、曲率、厚度及錐角等因素對(duì)碎片速度的影響，結(jié)果表明通過(guò)此方法可以將1.533 g的紫銅碎片加速到11.649 km/s。

除了以上幾種加載方式外，電磁軌道炮[62-63]、等離子加速器[64-68]等均可實(shí)現(xiàn)碎片的超高速加載，但碎片質(zhì)量一般為幾克。

2 破片初速測(cè)試

破片初速是戰(zhàn)斗部威力性能的表征參量之一，破片的超高速研究繞不開破片初速測(cè)試問(wèn)題，因此破片初速的測(cè)量技術(shù)非常關(guān)鍵。而測(cè)試技術(shù)一般針對(duì)相關(guān)試驗(yàn)開展，如針對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的輕氣炮實(shí)驗(yàn)手段，開展了一定的測(cè)試方法研究[69-74]。目前常用的測(cè)試方法為預(yù)定距離測(cè)破片飛行時(shí)間，利用距離與時(shí)間的比值得到破片初速，主要包括接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量，前者又可根據(jù)靶子的性能分為網(wǎng)靶[74]、鋁箔靶等，后者主要有線圈靶、光幕靶及高速攝影法等。李麗萍等[75]對(duì)常用的破片速度測(cè)量方法進(jìn)行了綜述，詳細(xì)介紹了各測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，武江鵬[76]等對(duì)國(guó)內(nèi)外戰(zhàn)斗部爆炸后的破片參數(shù)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了綜述，總結(jié)了各種測(cè)試方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。以下僅介紹破片速度測(cè)量的最新技術(shù)及研究成果。

2.1 高速攝像法

高速攝像法即采用攝影手段[77-78]對(duì)破片進(jìn)行跟蹤，獲得破片信息。Watson[79]采用兩臺(tái)同步高速相機(jī)對(duì)破片云進(jìn)行拍攝，主要的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段為X射線高速攝影和激光聯(lián)合測(cè)速。以激光測(cè)速裝置檢測(cè)彈丸初速，以高速攝影分析碎片云的形態(tài)和變化過(guò)程，并對(duì)其逐幀進(jìn)行區(qū)分，獲得了破片的3D速度分布。高速相機(jī)拍攝的圖像如圖3所示。

WANG等[80]采用脈沖X射線攝影技術(shù)獲得了速度參數(shù)，其測(cè)速原理如圖4所示。試驗(yàn)時(shí)，第一路獲得試樣的原始圖像，隨后第二路在不同時(shí)刻(t1、t2)獲得兩張圖片，故破片速度所涉及的時(shí)間間隔為t2-t1，利用預(yù)定的間距(ΔL，確定方法如圖所示)，即可獲得破片速度。

郝偉江[81]對(duì)硬鋁合金彈丸直徑12.7 mm，以6.38 km/s的初始撞擊速度撞擊2.03 mm厚的鋁合金靶板進(jìn)行了仿真分析，獲得了不同撞擊速度下彈丸內(nèi)的壓力峰值變化規(guī)律，同時(shí)分析了脈沖峰值與層裂厚度的關(guān)系，不同靶板厚度下彈丸背表面的層裂情況。

2.2 光幕靶測(cè)速法

光幕靶測(cè)速法是實(shí)驗(yàn)室及工程中常用的測(cè)試方法之一，研究人員進(jìn)行了大量的試驗(yàn)[82-83]，獲得了一些具有指導(dǎo)性的研究結(jié)果。如周彤等[84]為濾掉槍炮發(fā)射時(shí)炮口的煙焰，采用X射線光幕靶在碰撞的后效區(qū)內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法可行。倪晉平等[85]采用多個(gè)光幕靶探測(cè)破片的飛行時(shí)刻，確定了破片穿透時(shí)的起始點(diǎn)，用位置標(biāo)識(shí)器(膠合板)識(shí)別破片飛行方向，確定破片飛行距離，結(jié)果顯示，戰(zhàn)斗部靜爆試驗(yàn)驗(yàn)證了此方法原理可行，方法有效，該方法可識(shí)別的最小破片面積為2 mm×2 mm，但該方法僅適合小當(dāng)量靜爆試驗(yàn)。

比較各種方法可知,高速攝像類測(cè)試方法主要用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,可對(duì)其目標(biāo)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)光/濾鏡等,確保測(cè)試成功率,而光幕靶類測(cè)試主要用于工程測(cè)量,其測(cè)試方法及對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求簡(jiǎn)單,可滿足不同工況下的破片速度測(cè)試。

3 結(jié)論

本文從破片的超高速實(shí)現(xiàn)手段和速度測(cè)試方法2個(gè)方面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外大質(zhì)量超高速金屬破片實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究進(jìn)展，重點(diǎn)討論了輕氣炮驅(qū)動(dòng)、多級(jí)爆轟驅(qū)動(dòng)和爆炸驅(qū)動(dòng)3種加載手段，獲得了一定的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，但由于各自研究體系存在差異，現(xiàn)有的X射線高速攝影法等速度測(cè)試方法在工程應(yīng)用時(shí)存在諸多困難等，目前針對(duì)大質(zhì)量超高速金屬破片實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究還缺乏系統(tǒng)性?；诖?，建議對(duì)大質(zhì)量超高速金屬破片的研究包含以下幾個(gè)方面：

1) 加快三代高能炸藥的應(yīng)用研究，繼續(xù)第四代高能炸藥的深入研究及高爆速、高爆熱的炸藥裝藥配方研究

裝填比及其他條件一定時(shí)，炸藥裝藥的爆轟性能(如格尼能)直接決定了殺傷戰(zhàn)斗部的破片速度，而目前二代高能量密度材料(典型代表如HMX及RDX)的復(fù)合裝藥，其單質(zhì)炸藥HMX及RDX能量一定，導(dǎo)致復(fù)合炸藥裝藥的爆轟性能限制了破片速度的進(jìn)一步提高。在三代高能量密度材料還未大規(guī)模應(yīng)用的條件下，必須對(duì)二代高能量密度材料的炸藥配方進(jìn)行改進(jìn)，才可能獲得高的破片初速，如黃輝[86]團(tuán)隊(duì)提出了一種新思路，認(rèn)為炸藥配方中添加富氧物質(zhì)可提高炸藥對(duì)破片的驅(qū)動(dòng)能力，提高破片初速。在此設(shè)計(jì)理念下，袁建飛[87]、王輝[88]等將硝酸酯作為RDX基炸藥的粘合劑，研究對(duì)比了其與不含硝酸酯的炸藥的格尼能及做功效率，結(jié)果表明，在2～10倍相對(duì)比容范圍內(nèi)，含有硝酸酯的炸藥的格尼能較不含硝酸酯的炸藥高3%～10%，驗(yàn)證了富氧材料對(duì)金屬驅(qū)動(dòng)力的貢獻(xiàn)，相同殼體時(shí)，硝酸酯炸藥較非硝酸酯炸藥的驅(qū)動(dòng)能量利用率具有明顯優(yōu)勢(shì)，可在此方面進(jìn)行深入研究。

目前三代高能量密度材料，典型代表如DNTF[89-91]、CL-20[92-94]、HATO[95-96]等，此類單質(zhì)炸藥的爆轟性能優(yōu)異，但目前仍處于研究階段。屈晨曦[97]制備了CL-20和HATO的復(fù)合物并計(jì)算了其理論爆速為9516 m/s，表明兩種以上的單質(zhì)炸藥有效復(fù)合可大幅提高裝藥的爆速。劉曉軍[98]等將CL-20加入到硝酸酯炸藥中，實(shí)測(cè)爆速為9 125 m/s，實(shí)測(cè)爆熱為6 862 J/g，進(jìn)一步表明復(fù)合炸藥對(duì)破片加速的潛力。

因此，繼續(xù)加大高能炸藥(第四代疊氮類炸藥)研究的同時(shí)，裝藥配方中應(yīng)將二代炸藥與三代炸藥有機(jī)結(jié)合，甚至將兩種以上的三代炸藥相結(jié)合，并對(duì)含鋁炸藥引入富氧材料，增加爆速的同時(shí)(提高炸藥的格尼能)，也增加炸藥爆轟產(chǎn)物的作用時(shí)間，進(jìn)而提高炸藥的驅(qū)動(dòng)能力，最終有效提高金屬的破片初速。

高爆速、高爆熱均對(duì)破片加速有利，因此，配方中除高能炸藥外，應(yīng)添加鋁粉、硝酸酯、富氧材料等，兩種以上的高能炸藥，在最優(yōu)配比下產(chǎn)生“疊加”效應(yīng)，有利于提高爆速，鋁粉一方面降低炸藥感度，提高裝藥的密度和爆熱，另一方面因其特殊的“后燃”效應(yīng)[99]，提高爆轟產(chǎn)物的作用時(shí)間，增加爆轟產(chǎn)物對(duì)破片的驅(qū)動(dòng)能，提高破片的速度。

2) 深入研究高能炸藥的釋能原理，提高炸藥化學(xué)能的利用率

炸藥對(duì)破片的驅(qū)動(dòng)包含兩個(gè)方面，一方面是炸藥爆轟后沖擊波對(duì)破片賦予初始動(dòng)能，另一方面是炸藥的爆轟產(chǎn)物對(duì)破片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，新型高能量密度材料或其炸藥配方主要關(guān)注的是爆轟性能，提高其沖擊波的作用，針對(duì)爆轟產(chǎn)物的作用過(guò)程研究相對(duì)較少。同時(shí)，偏心起爆較中心起爆對(duì)破片速度有較大增益，但兩種方式均未完全利用高能炸藥的能量，故提高炸藥化學(xué)能的利用率對(duì)破片速度的提高有利，可在結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)，如宋浦[100]計(jì)算了裝填結(jié)構(gòu)、能量激發(fā)序列與高能炸藥的釋能的關(guān)系，認(rèn)為合理的裝填結(jié)構(gòu)和能量激發(fā)序列可高效轉(zhuǎn)換高能物質(zhì)潛在的化學(xué)能，爆炸輸出能量將以數(shù)量級(jí)形式增加，有利于提高破片速度。

3) 加大新原理、新技術(shù)研究

目前流行的破片增速方式主要為偏心起爆，在其他條件一定時(shí)，持續(xù)增加速度增益存在困難，因此需考慮新原理、新技術(shù)或新概念戰(zhàn)斗部，如繼續(xù)深入研究新型殼體材料(如貧鈾材料[101])、聚能/釋能模式(如二次爆轟技術(shù))、起爆方式等對(duì)破片初速的貢獻(xiàn)，以期最大化利用化學(xué)能或非化學(xué)能，提高破片速度。