弹丸形状对特性的影响

弹丸形状对碰撞过程中冲击波、稀疏波相互作用有显著影响，进而影响冲击起爆带壳装药行为。模拟中弹丸质量为4.56 g，材料为钨合金，形状分别为ϕ8 mm球体，ϕ7 mm×7 mm圆柱体、ϕ5.5 mm×11 mm圆柱体和ϕ8.8 mm×4.4 mm圆柱体。装药为B炸药，壳体为厚10 mm的LY12硬铝。

1.球形钨合金弹丸

球形钨合金弹丸冲击下未引爆带壳装药典型计算结果如图5.6所示，各观测点压力-时间历程曲线如图5.7所示。从图中可以看出，球形钨合金弹丸速度为2 700 m/s时，首先贯穿装药壳体，产生球面冲击波传入装药中，由于冲击波峰值压力仅为6.3 GPa，且迅速衰减，装药未被引爆。

图5.6　球形钨合金弹丸未引爆带壳装药典型过程

图5.7　球形钨合金弹丸未引爆带壳装药压力时程曲线

碰撞速度升高至2 715 m/s时，球形钨合金弹丸引爆带壳装药过程如图5.8～图5.9所示，炸药内形成了明显的爆轰波，观测点获取的压力-时间历程曲线表明，炸药内压力迅速上升至30 GPa以上，表明炸药发生了爆轰反应。

图5.8　球形钨合金弹丸引爆带壳装药典型过程

图5.9　球形钨合金弹丸引爆带壳装药压力时程曲线

2.柱形钨合金弹丸(www.xing528.com)

长径比为1的柱形钨合金弹丸以2 380 m/s速度撞击带壳装药，且未能引爆炸药过程如图5.10所示，各观测点压力-时间历程曲线如图5.11所示。从图中可以看出，弹丸首先贯穿装药壳体并向装药内部侵彻，产生的球面冲击波不断向炸药内部传播。但由于碰撞速度较低，初始冲击波压力幅值较低，撞击后炸药内压力峰值仅为6.9 GPa，且迅速衰减，表明炸药未发生爆轰。

图5.10　柱形钨合金弹丸未引爆带壳装药典型过程

碰撞速度升高至2 400 m/s时，柱形钨合金弹丸引爆带壳装药典型过程如图5.12所示，各观测点压力-时间曲线如图5.13所示。可以看出，在t=16 μs时，炸药内形成了明显爆轰波。观测点4和观测点5处，在t=13 μs后，炸药内压力迅速上升至30 GPa以上，说明此时炸药内已发生了稳定爆轰反应。

图5.11　柱形钨合金弹丸未引爆带壳装药压力时程曲线

图5.12　柱形钨合金弹丸引爆带壳装药典型过程

图5.13　柱形钨合金弹丸引爆带壳装药压力时程曲线

不同长径比条件下，柱形钨合金弹丸引爆带壳B炸药临界速度如图5.14所示。可以看出，弹丸长径比为0.5时，临界引爆速度为2 430 m/s。长径比增加至1.0时，临界引爆速度略有下降，为2 400 m/s。随着长径比进一步增加，临界速度增加至2 490 m/s。长径比为2.0时，临界速度为2 540 m/s。以上分析表明，长径比对柱形弹丸临界引爆速度影响显著。从机理上分析，长径比过大时，侧向稀疏波效应增强，传入炸药有效能量密度低；而长径比过小时，弹丸轴向尺寸小，在弹丸尾部形成的反射稀疏波亦会降低传入炸药的有效能量密度，这两种情况均会造成弹丸引爆带壳装药能力下降。

图5.14　长径比对柱形钨合金弹丸引爆带壳B炸药临界速度影响