一种自然破片与冲击波临界爆距计算及测量方法

本发明涉及自然破片战斗部空中爆炸下毁伤元素形成特性及传播规律研究，特别涉及一种自然破片与冲击波临界爆距计算及测量方法。

背景技术：

1、破片战斗部空中爆炸下会同时产生冲击波和高速破片两种毁伤载荷，破片群、冲击波是杀爆战斗部的两类主要毁伤元。战斗部在爆炸后产生的冲击波的传播速度和高速破片初始飞行速度相差很大，爆炸后初始冲击波速远大于破片初速，冲击波运动在破片前。由于两者在空气中的速度衰减效应差异明显，特别是冲击波的速度衰减很快，破片会追赶上冲击波。因此，冲击波和破片在传播过程中存在相遇的问题，此相遇位置即为冲击波和高速破片先后作用的临界爆距值。

2、对于战斗部设计者来说，如果能准确地掌握该战斗部的临界爆距值，则对进一步提高战斗部毁伤威力的设计具有指导意义。而在防护领域，如果明确了防御目标战斗部的临界爆距值，则对于尽可能减小战斗部爆炸毁伤效果的防护结构的设计具有参考价值。因此，如何能够较为准确且方便快捷地得到战斗部爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距值，成为毁伤及防护等领域深入研究的前提和关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自然破片与冲击波临界爆距计算及测量方法，在破片场和冲击波超压场分布规律预测模型基础上，理论分析不同作用距离域尺度下破片飞行规律与冲击波传播规律间的相互扰动作用影响机理，推理得到了破片与冲击波爆炸后相遇位置的计算公式，从而解决了准确且快捷地得到战斗部爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距值的技术难题。

2、本发明提供的一种自然破片与冲击波临界爆距计算方法，具体包括步骤：

3、s1.获取战斗部空爆冲击波在空气中传播时的峰值超压值δpm；

4、s2.获取冲击波在空气中的传播速度值vs；

5、s3.根据获取得到的冲击波在空气中的传播速度值vs，得到空爆冲击波波阵面的传播距离rs；

6、s4.获取战斗部爆炸后的自然破片在空气中飞行距离rf；

7、s5.基于破片在空气中飞行距离rf与冲击波波阵面的传播距离rs，得到破片与冲击波临界爆距。

8、8.同时，本发明还提供了一种自然破片与冲击波临界爆距测量方法，具体包括步骤：

9、s1.设计战斗部的具体结构；

10、s2.获取爆炸驱动下不同位置处自由场空气冲击波峰值超压；

11、s3.观测爆炸驱动过程中破片速度以及冲击波演变过程；

12、s4.测量结果分析与验证。

13、具体的，所述战斗部包括雷管、雷管座、壳体、炸药、钢球、环氧树脂；炸药装药为钝化黑索今压装药，长133mm，直径70mm，密度1.71g/cm3，爆速8425m/s；壳体材料均选用45号钢，密度7.85g/cm3，内衬层壁厚2mm，外衬层壁厚1.5mm，内外衬层与上下端盖间采用螺纹连接方式；单个钢球直径5mm，质量0.51g，预制破片自上而下均匀排布后浇注环氧树脂进行固定。

14、具体的，获取爆炸驱动下不同位置处自由场空气冲击波峰值超压具体为：采用压电式压力传感器测量爆炸驱动下不同位置处自由场空气冲击波峰值超压。

15、进一步的，所述压电式压力传感器具体为3个，并沿一条测线方式放置，且布置两条测压线，冲击波超压传感器的超压测试预定距离分别为2.3m、3m、4m共3个测点，传感器接收端面与地面平齐。

16、本发明提供的一种自然破片与冲击波临界爆距计算及测量方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

17、本发明提供了一种破片与冲击波爆炸后相遇位置的计算公式，从而解决了准确且快捷地得到战斗部爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距值的技术难题，并且通过测量实验与理论计算公式的结果进行比对分析，得到误差值仅为2.75％，反映出本发明提供的破片与冲击波爆炸后相遇位置计算公式是合理可行的。

技术特征：

1.一种自然破片与冲击波临界爆距计算方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述s1中峰值超压δpm具体为：

3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述s2中冲击波在空气中的传播速度vs具体为：

4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述s3中爆冲击波波阵面的传播距离rs具体为：

5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述s4中破片在空气中飞行距离rf为：

6.根据权利要求5所述的计算方法，其特征在于，所述s5中破片与冲击波临界爆距具体计算过程为：

7.一种自然破片与冲击波临界爆距测量方法，具体包括步骤：

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述战斗部包括雷管、雷管座、壳体、炸药、钢球、环氧树脂；炸药装药为钝化黑索今压装药，长133mm，直径70mm，密度1.71g/cm3，爆速8425m/s；壳体材料均选用45号钢，密度7.85g/cm3，内衬层壁厚2mm，外衬层壁厚1.5mm，内外衬层与上下端盖间采用螺纹连接方式；单个钢球直径5mm，质量0.51g，预制破片自上而下均匀排布后浇注环氧树脂进行固定。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：采用压电式压力传感器测量爆炸驱动下不同位置处自由场空气冲击波峰值超压。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述压电式压力传感器具体为3个，并沿一条测线方式放置，且布置两条测压线，冲击波超压传感器的超压测试预定距离分别为2.3m、3m、4m共3个测点，传感器接收端面与地面平齐。

技术总结
本发明提供了一种自然破片与冲击波临界爆距计算方法，在破片场和冲击波超压场分布规律预测模型基础上，理论分析不同作用距离域尺度下破片飞行规律与冲击波传播规律间的相互扰动作用影响机理，推理得到了破片与冲击波爆炸后相遇位置的计算公式，从而解决了准确且快捷地得到战斗部爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距值的技术难题。同时，本发明通过测量实验与理论计算公式的结果进行比对分析，得到误差值仅为2.75％，反映出本发明提供的破片与冲击波爆炸后相遇位置计算公式是合理可行的。

技术研发人员：郑宇,吴巍,李文彬,姚文进,张笑瀛,王长安,王广伟,王怀军,张庆,李伟兵,朱炜,朱昊,房杰晨,刘津阁,李晨晓,孙立桐,解文凯
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23