如何计算爆炸空气冲击波的超压

冲击波的破坏作用主要是其中的压缩部分引起的，实际上是由波阵面上的超压值Δp决定的，超压表示为

式中，p0为空气中的初始压力，Pa；p为空气冲击波波阵面上的压力，Pa。

（1）自由空气场：

无限空气介质中（自由空气场）爆炸存在相似规律得到人们的普遍共识。关于爆炸空气冲击波三个基本参数超压P、压力区作用时间τ、比冲量i的计算，均根据相似理论、通过量纲分析和实验标定参数的方法得到了相应的经验计算公式。这里我们根据相应的设计规范，采用如下的公式进行计算：

式中，ΔP＋是冲击波超压值（冲击波压力值减去大气压），MPa；是比例距离，r是距离爆点的真实距离，m；M是炸药的等效TNT当量值，kg。

（2）自由水场：

从这个公式可以看出，自由水场中，同样TNT当量，同样距离处的冲击波超压远高于自由空气场中的数值。因此，水下爆炸是非常危险的。

（3）普通地面：

（4）刚性地面：

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（5）标准土围：

注意到，上述的计算公式都是有适用范围的，使用时需要加以考虑。

爆炸产生的冲击波超压到达给定位置的时间的计算为

式中，ta是冲击波到达时间，ms；rp是比例距离，其定义与前面的-r相同，即，r是关心位置到爆点的真实距离，m；M是炸药的等效TNT当量值，kg。A，B，C，D，E，F为系数常数，具体的数值如表11-1所示。

表11-1　冲击波到达时间表达式中各个参数的数值

通过上面的式子即可计算不同爆炸场景下，给定距离和TNT当量的爆炸冲击波超压值。

以上计算公式都是针对球形TNT装药爆炸的情况，当传播距离大于装药特征尺寸时，可按照式（11-7）进行计算。

对于其他类型的炸药，由于其爆热不同，这时应该利用能量相似原理，将其他的一定质量的炸药换算成等效TNT当量，换算公式如下：

式中，Gei为某炸药重量，kg；Qi为某炸药爆热，kcal/kg；Qr为TNT的爆热，取Qr=1 000 kcal/kg；Ge为某炸药的TNT当量，kg。