鋁-鋁超高速撞擊氣化產(chǎn)物運動特性測量與分析

杜雪飛，石安華，馬兆俠，黃 潔，柳 森

中國空氣動力研究與發(fā)展中心 超高速碰撞研究中心，四川 綿陽 621000

0 引 言

氣化相變是超高速撞擊效應(yīng)的重要組成部分，其產(chǎn)生機理包括沖擊壓縮、剪切熱效應(yīng)等[1-2]。隨著超高速撞擊效應(yīng)研究的深入和相關(guān)測試技術(shù)的發(fā)展，撞擊氣化產(chǎn)物特性的重要性被不斷認知，相關(guān)研究在超高速撞擊效應(yīng)診斷分析、空間碎片撞擊與防護、天體撞擊等方面有重要的應(yīng)用價值。

環(huán)境氣體條件下，超高速撞擊氣化產(chǎn)物的劇烈膨脹將產(chǎn)生強沖擊波，其運動特性蘊含撞擊事件劇烈程度、撞擊參數(shù)等重要信息。球面強沖擊波理論是研究此類沖擊波運動特性的基礎(chǔ)理論，強點爆炸自模擬運動模型是相關(guān)研究的經(jīng)典范例，其中Taylor[3-4]的研究成果最具代表性，在相關(guān)研究中被廣泛引用：

式中，R（t）為沖擊波波陣面的半徑，ρ0為環(huán)境氣體密度，E為爆炸釋放的總能量，t為沖擊波前到達R處的時刻，S（γ）為多方指數(shù)γ的函數(shù)。式（1）指出了沖擊波運動特性與氣化產(chǎn)物能量及密度之間的定量關(guān)系，對于難以直接測量的總能量E，可以使用該公式轉(zhuǎn)化為相對容易觀測的沖擊波波陣面的運動來獲得。

超高速撞擊過程的特征輻射主要由氣化產(chǎn)物產(chǎn)生，通過對其輻射特性的測量研究，可有效獲取氣化產(chǎn)物的相關(guān)特性。Schultz、Sugita[5-9]等在NASA彈道靶設(shè)備上進行了一系列超高速撞擊試驗研究，測量了氣化產(chǎn)物的運動形態(tài)、光譜輻射等特性，獲得了不同撞擊條件下氣化產(chǎn)物成像照片，分析研究了各運動方向上氣化產(chǎn)物的產(chǎn)生機理，并結(jié)合Taylor點爆炸模型，提出了獲得氣化產(chǎn)物質(zhì)量的試驗方法。Mihaly、Tandy[10-13]等通過二級輕氣炮開展超高速撞擊試驗，對氣化產(chǎn)物初始階段運動特性和輻射特性進行測量研究，拍攝得到了氣化產(chǎn)物的自發(fā)光成像照片，分析研究了氣化產(chǎn)物的運動特性和不同試驗參數(shù)對氣化產(chǎn)物運動形態(tài)的影響，并耦合得到了撞擊參數(shù)與氣化產(chǎn)物沖擊波運動特性關(guān)系式。馬兆俠、石安華[14-17]等開展了大量超高速撞擊試驗，對試驗條件下氣化產(chǎn)物的輻射特性和產(chǎn)生機制進行了深入研究，分析了不同階段各輻射特征所對應(yīng)的物理機制問題。

通過文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)：由于超高速撞擊過程的高瞬態(tài)特點，使用通常的測試設(shè)備（如超高速攝影等成像設(shè)備）難以獲取氣化產(chǎn)物的運動特征，其他可用于沖擊波運動速度的測量方法如聲學(xué)診斷法[18-19]、探針法[20]等均為接觸式測量，在超高速撞擊過程中會產(chǎn)生大量細小顆粒碎片，其二次撞擊會嚴重影響測量數(shù)據(jù)的準確性。在目前超高速撞擊氣化產(chǎn)物相關(guān)特性非接觸試驗相關(guān)研究中，氣化產(chǎn)物成像一般都是單次試驗單次采集，需多次重復(fù)試驗、多次采集才能獲得某一確定撞擊條件下不同時刻氣化產(chǎn)物的相關(guān)特性，試驗成本較高；同時，由于不能保證每次試驗撞擊參數(shù)完全相同，除設(shè)備系統(tǒng)誤差外，在測量數(shù)據(jù)中還會額外引入試驗參數(shù)誤差。

基于超高速撞擊效應(yīng)研究的深入與建立精確評估模型的需要，撞擊氣化產(chǎn)物特性相關(guān)研究益趨精細，發(fā)展更加高效、可靠的測試技術(shù)很有必要。在現(xiàn)有測試手段基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了撞擊氣化產(chǎn)物沖擊波運動速度的測量方法，并在超高速碰撞靶上開展了相關(guān)試驗研究，獲得了典型超高速撞擊條件下氣化產(chǎn)物的沖擊波運動速度，分析得到了撞擊氣化產(chǎn)物的總能、波后流場參量分布等重要信息，可為超高速撞擊過程中氣化產(chǎn)物特性相關(guān)研究提供測量方法及數(shù)據(jù)支持。

1 試驗測量

1.1 試驗系統(tǒng)

試驗在中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所的FD-18A超高速碰撞靶上進行。該靶由發(fā)射器、靶室/真空系統(tǒng)和測控系統(tǒng)組成。發(fā)射器為一座7.6 mm口徑的二級輕氣炮，最大發(fā)射速度超過8 km/s，靶室極限真空度可達0.1 Pa。測控系統(tǒng)包括速度測量與控制系統(tǒng)、瞬態(tài)光譜測量系統(tǒng)、輻射強度測量系統(tǒng)、特征輻射序列成像系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)等。試驗布局如圖1所示（光纖探頭正對靶材固定于靶室上方窗口）。

圖1 試驗測量布局示意圖Fig.1 Schematic diagram of test measurement layout

1.1.1 速度測量與控制系統(tǒng)

由三站模型探測器、測速平臺、自動控制器和數(shù)據(jù)傳輸電纜組成，用于測量彈丸飛行速度以及為測量系統(tǒng)提供自動控制觸發(fā)信號。

1.1.2 瞬態(tài)光譜測量系統(tǒng)

由光譜儀、面陣探測器、光纖及采集系統(tǒng)組成，用于測量鋁-鋁超高速撞擊過程中氣化產(chǎn)物輻射光譜的譜線分布，確認氣化產(chǎn)物強特征譜線位置，為特征輻射序列成像系統(tǒng)測量波段的選取提供參考和依據(jù)。

1.1.3 輻射強度測量系統(tǒng)

由輻射計和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成，用于考察測量波段內(nèi)氣化產(chǎn)物輻射強度的時間演化特性，同時監(jiān)測特征輻射序列成像系統(tǒng)的序列曝光時刻，以確定各次曝光所對應(yīng)的撞擊氣化產(chǎn)物輻射時段。

1.1.4 特征輻射序列成像系統(tǒng)

由ICCD探測器、數(shù)字信號發(fā)生器、成像鏡頭和濾光片等組成，用于獲取特定波段、時段內(nèi)撞擊氣化產(chǎn)物的輻射序列圖像。ICCD探測器記錄輻射源的二維空間輻射圖像；數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生序列脈沖信號，控制單次成像積分時間和序列成像的時間間隔；成像鏡頭為系統(tǒng)測量信號輸入端，搭配濾光片對目標(biāo)在特定波段下的輻射進行成像。

1.2 試驗參數(shù)

本研究使用鋁球撞擊中厚鋁板（撞擊速度約6 km/s，正撞擊），共開展3次試驗。其中，鋁球直徑4.5 mm，材料牌號為2A12；鋁板尺寸為150 mm×150 mm×20 mm，材料為純鋁（材料牌號1A30）。各試驗參數(shù)見表1。

表1 試驗基本參數(shù)Table 1 Basic test parameters

1.3 測量方法

超高速撞擊氣化產(chǎn)物是超高速撞擊過程的主要輻射源，其輻射光譜以原子線狀譜為主[14-15]。通過輻射成像測量其特征波段內(nèi)的輻射特性，可有效獲取氣化產(chǎn)物的運動形態(tài)。在環(huán)境氣體條件下，高壓膨脹態(tài)的撞擊氣化產(chǎn)物與環(huán)境氣體作用將產(chǎn)生沖擊波，絕大部分氣化產(chǎn)物被推至沖擊波陣面附近，加之激波的加熱效應(yīng)，波陣面處的光譜輻射將明顯強于氣體云團內(nèi)部，在輻射成像上，沖擊波陣面處將呈現(xiàn)出明顯的界面效應(yīng)。使用疊加多重曝光技術(shù)可將撞擊氣化產(chǎn)物沖擊波不同時刻的界面位置信息疊加于同一輻射圖像上，進而分析氣化產(chǎn)物的運動特性。

為確保特征輻射序列成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量和測量結(jié)果的可靠性，需根據(jù)調(diào)試試驗結(jié)果選取特征輻射序列成像系統(tǒng)測量參數(shù)。調(diào)試試驗與本文試驗參數(shù)相近，圖2（a）為通過瞬態(tài)光譜測量系統(tǒng)得到的氣化產(chǎn)物輻射光譜譜線分布，圖2（b）為通過輻射強度測量系統(tǒng)得到的氣化產(chǎn)物特征輻射強度時間演化特性。

圖2（a）顯示，在測量波段內(nèi)，撞擊氣化產(chǎn)物光譜主要分布在309 nm和395 nm附近，395 nm附近輻射最強，故本文選取強特征譜段395 nm為特征輻射序列成像系統(tǒng)測量波段，通過在成像鏡頭前加裝395 nm/10 nm（中心波長/帶寬）窄帶通、深截止濾光片實現(xiàn)。

圖2 鋁-鋁超高速撞擊氣化產(chǎn)物輻射光譜分布及輻射強度時間演化特性Fig.2 UV-characteristic spectral radiation of Al-Al hypervelocity impact

圖2（b）顯示，在試驗條件下，氣化產(chǎn)物特征輻射強度持續(xù)時間短、強度衰減快，10 μs以后強度幾乎衰減為0，故本文試驗將序列曝光時間確定為撞擊后10 μs以內(nèi)，每次曝光積分時長為50 ns，連續(xù)2次曝光間隔時長Δt為1 μs，曝光次數(shù)設(shè)置為5～10次。

本文所述測量方法可通過重復(fù)曝光實現(xiàn)單次試驗中使用同一探測器對氣化產(chǎn)物沖擊波運動圖像的多次記錄，排除了多次試驗、重復(fù)測量帶來的試驗參數(shù)誤差和超高速撞擊過程中細小顆粒碎片對測量信號 的干擾，可有效提高試驗效率和測試結(jié)果的可靠性。

2 結(jié)果分析

圖3為3次試驗獲得的氣化產(chǎn)物特征輻射序列圖像?？梢钥闯觯涸谙嘟矒魲l件下，測量圖像界面效應(yīng)受環(huán)境氣壓影響明顯。當(dāng)環(huán)境氣壓接近真空時，撞擊氣化產(chǎn)物近乎自由膨脹，沖擊波不易形成，所得序列圖像界面幾乎難以分辨（圖3（a））；隨著環(huán)境氣壓的升高，環(huán)境氣體與氣化產(chǎn)物相互作用增強，沖擊波界面變得較為清晰（圖3（b））；但由于本文試驗狀態(tài)下撞擊氣化產(chǎn)物的量有限，環(huán)境壓力過高時，沖擊波能量衰減變快，不同時刻的沖擊波界面亮度差別較大，同樣會影響測量效果（圖3（c））。

圖3 超高速撞擊氣化產(chǎn)物膨脹運動序列圖像Fig.3 Sequence images of expansion motion of hypervelocity impact vapor clouds

與點爆炸氣化產(chǎn)物呈球狀向外膨脹不同，試驗測量得到的氣化產(chǎn)物形態(tài)呈半扁球狀（垂直于靶板方向切面為半橢圓形，平行于靶板方向切面為圓形），這主要是因為超高速撞擊條件下氣化產(chǎn)物的形成機制有別于點爆炸模型，超高速撞擊初期氣化產(chǎn)物的產(chǎn)生機制如下[17]：

彈丸侵徹初始，超高速撞擊產(chǎn)生的沖擊波使部分材料發(fā)生相變，但此時彈丸和靶板接觸緊密，相變材料被禁錮在接觸面位置；在彈丸前半球完全進入靶體前，彈丸和靶板表面接觸部分會產(chǎn)生不穩(wěn)定流動，使少量材料向四周濺射，即Jetting現(xiàn)象，Jetting氣化產(chǎn)物的運動速度可達撞擊速度的數(shù)倍；隨著侵徹加深，彈坑逐漸形成，彈丸和靶板接觸部分不再緊密，此時沖擊波導(dǎo)致的高溫氣化產(chǎn)物將膨脹開來?？梢姡煌男纬蓹C制使得超高速撞擊條件下氣化產(chǎn)物在各方向上具有不同的運動速度，沿四周濺射的Jetting氣化產(chǎn)物運動速度最高；加之靶面對氣化產(chǎn)物的束縛和擠壓作用，使得氣化產(chǎn)物的整體運動形態(tài)呈半扁球狀。

圖4為數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)對輻射計測量信號的采集和ICCD相機像增強器快門曝光同步輸出信號的監(jiān)測結(jié)果。圖4（b）中深藍色曲線為輻射計395 nm波段輻射強度測量信號，淺藍色序列脈沖信號為快門曝光同步輸出監(jiān)測信號。圖4（b）左側(cè)為數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的采集、監(jiān)測和各系統(tǒng)自動控制信號布局示意；圖4（b）右側(cè)為相應(yīng)的輻射序列圖像，R1至R5分別對應(yīng)各次曝光時刻氣化產(chǎn)物沖擊波陣面位置?？梢钥闯觯簹饣a(chǎn)物輻射強度（395 nm波段）總體呈先升后降趨勢，持續(xù)時間極短（10 μs左右），在tR3時刻附近達到峰值后迅速衰減，至tR5時刻已經(jīng)比較微弱，與序列圖像拍攝結(jié)果吻合（R5處序列界面已微弱難辨）。

圖4 撞擊氣化產(chǎn)物輻射強度信號采集及曝光時刻監(jiān)測Fig.4 Radiation intensity signal acquisition and exposure time monitoring of impact-induced vapor

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 像素標(biāo)定

測量前，在測量位置放置已知尺度的參照物，對特征輻射序列成像系統(tǒng)進行定標(biāo)，用以確定圖像像素對應(yīng)的空間距離。如圖5所示，已知雙層鋁板A、B距離為L，像素橫坐標(biāo)分別為xA、xB，則單位像素代表的空間距離d為：

圖5 像素標(biāo)定靜拍照片F(xiàn)ig.5 Pixel calibration photo

3.2 氣化產(chǎn)物沖擊波運動半徑隨時間變化關(guān)系

在試驗1中，測量圖像（圖3（a））界面難以分辨，不宜用于定量分析，本文選取試驗2、3測量結(jié)果（圖3（b）和（c））進一步分析處理。

基于序列輻射圖像像素點建立直角坐標(biāo)系，以撞擊中心點為原點建立極坐標(biāo)系，每間隔15°在序列圖像強輻射界面上沿沖擊波運動徑向讀取像素坐標(biāo)（xRn,yRn），連接各坐標(biāo)像素點，即可得到氣化產(chǎn)物沖擊波運動序列界面的坐標(biāo)位置（見圖6），結(jié)合各序列界面曝光時刻監(jiān)測即可得到試驗條件下各徑向上氣化產(chǎn)物沖擊波運動半徑Rn與時間的關(guān)系。沖擊波距離撞擊中心點R0的距離Rn可通過像素標(biāo)定計算得到：

圖6 氣化產(chǎn)物沖擊波序列界面坐標(biāo)位置Fig.6 Coordinate position of sequence interfaces of impact vapor shock wave

在超高速撞擊條件下，氣化產(chǎn)物的運動形態(tài)為半橢球形，其沖擊波在各徑向上的運動半徑Rn與時間的關(guān)系不盡相同，選取兩個典型的運動方向（0°和90°）作為參考，將Rn（t）的測量數(shù)據(jù)使用Taylor模型波形成時間故將式（1）修正為：進行擬合。值得注意的是：在本文試驗條件下，彈丸侵徹靶板時間尺度與測量時間尺度相當(dāng)，在超高速撞擊條件下使用Taylor點爆炸模型時不能忽略沖擊

圖7 氣化產(chǎn)物沖擊波運動半徑與時間的關(guān)系Fig.7 The relation between the expanding radius and time of impact vapor shock wave

表2 氣化產(chǎn)物沖擊波運動半徑測量值Table 2 Measured expanding radius of impact vapor shock wave

試驗2中首次曝光時刻tR1與撞擊時刻t0間隔時間太短（0.285 μs），考慮到此時沖擊波可能尚未充分形成，故在擬合時未使用其R1的測量數(shù)據(jù)?？梢钥吹剑簻y量數(shù)據(jù)可使用修正后的Taylor關(guān)系式（式（4））進行描述，說明在超高速撞擊條件下，氣化產(chǎn)物沖擊波沿各徑向的運動速度雖然有所不同，但各方向上的運動特性仍然可以使用Taylor點爆炸模型進行描述，即修正后的Taylor關(guān)系式可用于描述超高速撞擊氣化產(chǎn)物沖擊波的運動半徑隨時間的變化關(guān)系。

3.3 氣化產(chǎn)物沖擊波運動速度

在Taylor點爆炸模型基礎(chǔ)上，對沖擊波運動半徑與時間的關(guān)系式（即式（4））求導(dǎo)，再將試驗測量值代入，可求得氣化產(chǎn)物沖擊波在Rn處沿徑向運動的速度vRn：

將R2處的測量值代入，得到不同角度下的沖擊波運動速度結(jié)果見圖8。

圖8 氣化產(chǎn)物沖擊波運動速度隨角度變化關(guān)系Fig.8 The relation between the velocity of vapor shock wave and angle

可以看出，氣化產(chǎn)物沖擊波沿各徑向運動速度差異明顯，沿平行靶板方向（0°和180°）運動速度高，而垂直靶板方向（90°）速度最小，說明撞擊氣化產(chǎn)物整體上并不適宜使用點爆炸均勻模型來描述。文獻[17]的研究表明，靠近靶板平行方向的氣化產(chǎn)物源自Jetting氣化機制，用Jetting氣化模型計算的鋁球以6 km/s速度撞擊半無限鋁板的Jetting氣化產(chǎn)物初速度接近17 km/s。本試驗測量結(jié)果與該模型計算結(jié)果基本一致。

3.4 撞擊氣化產(chǎn)物總能

在忽略環(huán)境氣體初始能量的情況下，假設(shè)初始撞擊氣化產(chǎn)物為理想氣體，則其總能就等于沖擊波陣面內(nèi)全部氣體的內(nèi)能和動能之和，在自模擬運動階段，沖擊波內(nèi)氣體總能E保持不變。根據(jù)Taylor模型，總能E可通過下式求得：

環(huán)境氣體密度ρ0通過理想氣體狀態(tài)方程求解：

式中，p0和T分別為環(huán)境氣體壓力和室溫，M為空氣的平均摩爾質(zhì)量，R為理想氣體常數(shù)。

如前文所述，在本文試驗條件下，彈丸侵徹靶板時間尺度與測量時間尺度相當(dāng)，故在使用Taylor點爆炸模型計算撞擊釋放的總能量時，不能忽略沖擊波形成的時間式（6）應(yīng)修正為：

環(huán)境氣體為空氣時，γ=1.4，S（γ）=1.033。將各徑向上沖擊波運動半徑隨時間變化關(guān)系的測量值代入上式進行耦合，即可擬合出相應(yīng)的氣體能量ET。擬合結(jié)果見表3。

表3 Taylor模型計算所得氣體能量Table 3 Calculated total energy of impact vapor based on Taylor model

值得注意的是，通過Taylor模型擬合得到的氣體能量ET為θ徑向上以相應(yīng)速度vθ作球形膨脹的氣體的總能（在圖9（a）中，紅色圓形虛線包圍區(qū)域為θ=0°方向上計算所得ET在tR3時刻對應(yīng)的球體），實際θ徑向上撞擊氣化產(chǎn)物能量僅為其一部分。建立如圖9（a）所示的坐標(biāo)系（x軸垂直于紙面向里），圖中藍色實線圓弧為任意一垂直于x軸的平面所截取的氣化產(chǎn)物沖擊波界面圓弧示意。單位立體角空間內(nèi)撞擊氣化產(chǎn)物的能量為Eθ，單位為J/sr：

圖9 各徑向上單位立體角內(nèi)撞擊氣化產(chǎn)物的能量Fig.9 The energy of impact vapor per unit solid angle in different directions

對式（9）在氣化產(chǎn)物運動的半橢球空間上進行積分，即可得到撞擊氣化產(chǎn)物的總能量：

本文取Δθ=π/12，則撞擊氣化產(chǎn)物的總能量可作如下近似，具體計算結(jié)果見表4。

表4 超高速撞擊氣化產(chǎn)物總能Table 4 The total energy of hypervelocity impact-induced vapor

本文試驗條件下，撞擊氣化產(chǎn)物總能量僅與撞擊初始動能相關(guān)，試驗2和3的彈丸型號規(guī)格一致、撞擊速度相當(dāng)，故撞擊氣化產(chǎn)物的總能量應(yīng)當(dāng)相近，而計算所得的氣化產(chǎn)物總能量相差近一倍，分析其原因如下：

1）在計算ET時，式（8）中的沖擊波形成時間通過試驗測量的Rn（t）數(shù)據(jù)擬合得到的，并非沖擊波實際形成時間，故計算所得ET存在一定誤差；

2）沖擊波界面空間位置坐標(biāo)為人工讀取，成像界面的清晰程度和坐標(biāo)讀取中的視覺誤差會對計算結(jié)果產(chǎn)生一定影響，如試驗3中的成像界面除R1、R2外均較為模糊，其計算結(jié)果可能存在較大誤差；

3）試驗尺度下，撞擊氣化產(chǎn)物的量相當(dāng)有限，其總能量相對較小，此時較小的計算誤差也會造成較大的相對偏差。

綜上所述，兩次試驗計算結(jié)果量級相當(dāng)，其相對偏差雖達到一倍，但絕對偏差并不很大。

3.5 氣化產(chǎn)物沖擊波后流場參量分布

運用量綱分析法和一維非定常流絕熱運動動力學(xué)方程組進行詳細求解，可得到點爆炸問題在其自模擬運動階段沖擊波半徑隨時間的變化關(guān)系和沖擊波內(nèi)流場各參量的解[3-4,21]，其中，流場內(nèi)任意點r處氣化產(chǎn)物的運動速度、密度和壓強的解可表示如下：

式中：r、t分別以撞擊點和撞擊時刻為基準；ξ為無量綱自模擬變量，v（ξ）、g（ξ）和h（ξ）分別為求解方程組得到的與速度、密度和壓強相關(guān)的無量綱函數(shù)。

使用Taylor求解所得相關(guān)自模擬參數(shù)、前文擬合所得各徑向氣體總能ET以及測量得到的對應(yīng)Rn（t）關(guān)系，即可求解得到各徑向上相應(yīng)時刻氣化產(chǎn)物的全部參量；將各徑向上求解所得氣化產(chǎn)物參量信息匯總作圖，便可得到特定時刻下氣化產(chǎn)物沖擊波內(nèi)流場各參量的空間分布。圖10為計算所得tR2時刻R2內(nèi)氣化產(chǎn)物的密度和壓強空間分布（試驗 2：v=6.132 km/s,p=32 Pa）。

圖10 超高速撞擊氣化產(chǎn)物沖擊波內(nèi)流場參量分布圖Fig.10 The parameter distribution of the flow field behind the impact vapor shock wave

從圖10可以看出：在超高速撞擊條件下，氣化產(chǎn)物大部分集中于沖擊波陣面處，氣體密度和壓強在波陣面處最高，沿徑向向中心迅速降低，至1/2R附近密度接近為零、壓強保持恒定；各徑向密度、壓強分布并不均勻，上下兩側(cè)并非完全對稱，且上下兩側(cè)壓強明顯高于中間。分析其原因如下：沖擊波的Rn（t）關(guān)系，但不同徑向（θ不同）對應(yīng)的Taylor關(guān)系式參數(shù)（式（4）中的K和并不相同，故

1）由于撞擊氣化產(chǎn)物區(qū)別于點爆炸模型的產(chǎn)生機制，Taylor關(guān)系式雖可用于描述各徑向上氣化產(chǎn)物不同徑向上氣化產(chǎn)物密度、壓強分布并不均勻；

2）彈丸著靶初期，未破碎彈丸部分將對上彈道方向（90°）氣化產(chǎn)物產(chǎn)生遮擋，使得上彈道方向氣化產(chǎn)物的量少于四周，故圖中上下兩側(cè)的氣化產(chǎn)物壓強高于中間；

3）氣化產(chǎn)物上下形態(tài)并非完全對稱，這可能與彈丸的自旋和著靶角度等因素有關(guān)。

上述計算結(jié)果與試驗測量結(jié)果相符，如圖3（b）所示：氣化產(chǎn)物在界面處輻射強度最高，上下兩側(cè)輻射強度明顯高于中間。

4 結(jié) 論

本文基于超高速撞擊氣化產(chǎn)物的產(chǎn)生機理及其輻射特性，設(shè)計了超高速撞擊氣化產(chǎn)物沖擊波運動速度的測量方法，并在超高速碰撞靶上開展了相關(guān)試驗測量，通過對測量數(shù)據(jù)的分析處理，獲得結(jié)論如下：

1）本文所設(shè)計的測量方法能很好地獲得氣化產(chǎn)物沖擊波界面在不同時刻的空間位置信息，可為分析研究氣化產(chǎn)物運動特性提供數(shù)據(jù)支持；

2）測量方法所得氣化產(chǎn)物沖擊波運動半徑和時間的關(guān)系與Taylor點爆炸模型關(guān)系式相符，證明了該模型可用于描述超高速撞擊氣化產(chǎn)物沖擊波的運動過程；

3）基于Taylor模型理論的數(shù)據(jù)分析處理方法可有效獲取氣化產(chǎn)物沖擊波運動速度、氣化產(chǎn)物總能及波后參量分布等信息，可為分析診斷超高速撞擊氣化效應(yīng)提供參考。

致謝：感謝蘭勝威對本文提出的寶貴意見，感謝蔣偉、李鑫、劉曉龍、丁建文等參試人員對試驗的大力支持。