壳体屏蔽装药的引爆/引燃机制探究

破片撞击下，作用于壳体屏蔽炸药的载荷主要包括经壳体入射的初始冲击波载荷，贯穿壳体的破片及破碎壳体的撞击、摩擦等机械载荷。不论是冲击波载荷还是机械载荷作用于内含（气泡、空穴、杂质等）密度不连续的非均相炸药，炸药发生响应的本质均属于热点起爆机理［345-347］。热点起爆过程表现为：冲击波或机械载荷作用下，炸药内在空穴或气泡绝热压缩（气体的比热比炸药晶体的比热小，所以被压缩的气泡温度较晶体的高）出现温度高达数百度乃至千度量级的起爆中心，即所谓的热点，从而激发热点附近的炸药晶粒发生化学反应，更多的能量释放出来，以热点为中心迅速向外扩展，当系统内热产生大于表面散发的热量时，系统失去平衡，温度急剧上升，导致宏观上爆炸/燃烧现象发生。但因装药直径、装药破裂等结构特征因素使炸药反应过程或能量释放受阻，单位体积内释放能量小于表面散发热量时，系统内热平衡也将被破坏，温度下降导致熄爆/熄燃。

目前，凝聚炸药在撞击作用下局部形成高温热点，激发附近炸药发生化学反应，并向四周辐射发展成快速化学反应的过程是大家所公认的。但问题在于，热点的形成及发展成快速反应的条件总是难以获得的，已有判据（p2τ＝c）的物理意义仍难以科学地解释。方青［109］（1997）就平头弹体对平面厚盖板装药的撞击引爆进行了试验和数值仿真研究，认为钢弹丸撞击带厚钢壳的Comp.B炸药（TNT/RDX＝40/60）冲击波引爆是主控因素，但对于更厚的壳体，初始冲击波在金属盖板中传播过程中，由于侧向稀疏波的影响，最终初始冲击波变成了发散冲击波，发散冲击波在壳体内衰减很快，厚壳屏蔽装药引爆能力显著下降，若弹体能贯穿壳体，壳体的冲塞效应明显，宏观剪切对炸药的引爆同样会起重要的作用，也验证了P.C.Chou［351］（1991）的数值模拟研究。对于薄壳屏蔽装药，冲击波在壳体内传播距离有限，侧向稀疏的影响不再显著，冲击波效应主控引发装药快速反应总是易于得到研究者［348，349］的认同。但壳体厚度的减小令冲击波强度受侧向稀疏影响变小的同时，破片对壳体的贯穿也必然更加容易和快速，剪切、摩擦等机械效应也同样是不可忽视的。破片着靶速度很高时，破片撞击壳体后在炸药中形成的冲击波具有足够高的峰值压力和足够宽的时间脉冲，且炸药结构特征具备了起爆深度所需的厚度，足以引起炸药的快速反应；若破片着靶速度或炸药厚度（起爆深度）有限，冲击波不足以完全引发装药快速反应，破片贯穿壳体后，与炸药摩擦、剪切等机械作用也极易引起炸药发生化学反应。通常试验中，引爆/引燃薄壳装药所需的破片速度要低于冲击波引爆的理论计算值［338］也可以通过破片摩擦等机械效应的存在而获得合理的解释。(www.xing528.com)

综上所述，壳体屏蔽装药在破片撞击下发生爆炸/燃烧反应受控于冲击波和机械效应两种机制，但哪种机制起主控作用与弹靶作用条件及破片着靶位置的装药厚度相关，装药的快速反应以燃烧或爆炸何种形式进行是与热点形成处的约束条件和环境氛围相关的，实际战斗中是一随机事件。但破片着速越高、壳体越薄、着靶处装药越厚、距边界越远，破片撞靶产生的前驱冲击波效应引发装药快速反应的概率越高，装药发生爆炸反应形式的概率也将越高；反之，装药发生燃烧反应形式的概率势必较高。