水介质间隔靶对射流侵彻影响实验探究

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1、水介质间隔靶对射流侵彻影响实验探究　　摘要：利用实验方法对水介质间隔靶影响射流侵彻能力的程度进行了确定。为了验证间隔靶靶与靶之间介质对射流侵彻的影响，用聚能装药分别对空气和水介质的间隔靶进行了侵彻实验。实验结果表明，水介质对射流侵彻的确存在着比空气更不利的影响。还结合数值模拟及实验结果对传统的侵彻公式进行了修正。Abstract：Usingtheexperimentalmethodforintervaltargetwithwaterdeterminedtheabilityofthejetpenetrationdegree

2、，itverifiedeffectofthetargetintervalmediumbetweentargetandtargetonthejetpenetration，byashapedchargeontheintervaltargetwithairandwaterpenetrationexperimentrespectively.Theexperimentalresultsshowthatwatertojetpenetrationhasmoreadverseeffectthanair.Intheend，itcombin

3、edwithnumericalsimulationandexperimentalresultstorevisetraditionalformulaofpenetration.关键词：射流；水；间隔靶；侵彻深度Keywords：jet；water；disconnectedtarget；penetrationdepth9中图分类号：TJ410.33文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）33-0296-030引言由于越来越多复合装甲的出现，关于间隔靶相关方面的研究有着现实的应用背景。带有间隔结构形式的靶板，能够

4、有效的衰减射流的侵彻作用，若建立间隔靶与均质靶的等效关系，用一定厚度的间隔靶等效代替均质靶板进行验收，将会大幅度削减试验费用，节约经费。目前北约国家使用三层靶作为反坦克武器威力考核的统一标准，它由三层装甲靶组成，靶板材料为军用超高强度钢，靶间垂直距离330mm，靶的法线与水平夹角为65°，从第一层入口到第三层出口的水平距离为830mm。而国内在进行破甲弹威力试验时，靶板系统是根据破甲弹威力指标进行设计的均质靶或复合靶板。9在靶场进行反坦克弹药威力试验时，由于大厚度均质靶板和复合装甲的材料昂贵，不可能全部使用均质装甲靶或复

5、合装甲靶进行实弹试验。现阶段进行的破甲弹威力试验，均质靶板的水平穿甲深度已达到1200mm，虽然可以通过增大靶板法向角的方式来增大水平穿甲深度，但却不能无限增大，原因有两个：一是过度增大会破坏了破甲弹的有利炸高，二是当靶板法向角达到70°以上时，弹着角过大，易产生跳弹，不容易发火。为了满足穿甲深度，只能增加靶板的厚度，但是制造大厚度的均质装甲靶的工艺要求高，试验费用昂贵，难以承受。寻找一种能够替代大厚度均质靶的等效靶板，降低生产成本，节约试验经费，就迫在眉睫。间隔靶的定义是，具有一定间隙的多层靶板的组合，利用这种带有间隔

6、的结构形式有效的衰减金属射流。由于靶场进行威力试验时，对靶板厚度方向上的尺寸没有严格要求，可以通过增大间隔，从而减小有效厚度，来达到降低靶板的制造成本，节约经费的目的。间隔靶依靠各层靶板之间物理性能的差异来干扰来袭弹丸（射流）穿透的目的。间隔靶有多层，破甲弹每穿透一层都要消耗一定的能量，各层之间还留有空隙，可以填充材料或者利用空气。间隔层在间隔靶中的作用很大，当空心装药破甲弹击中间隔靶后，高温、高压、高速的金属射流穿过外层装甲到间隔层，射流由于梯度影响，容易产生拉断，间隔层使聚能射流受到破坏，使射流丧失继续穿透靶板的能力

7、，这就削弱了破甲弹威力，从而可以降低靶板的有效厚度。1射流形成和侵彻理论91948年Birkhoff等人首先建立了射流形成和侵彻的定常理论，开辟了利用流体力学研究聚能效应的先河。假设射流微元速度为vj，破甲速度为u，不计靶板和射流的材料强度，并假定射流各微元的直径和速度都不变，则破甲速度u也是不变。一旦局部的定常状态已经建立，在射流与靶板交界面产生一驻定体（驻点），这个驻定体以速度u向靶内运动。在这种条件下，驻定点压力p作用于驻定体内的射流和靶板两种材料，根据不可压缩流体的伯努利方程有：■ρ■（v■-u）■=■ρ■u■（

8、1）式中：ρ■、ρ■分别为射流和靶板材料密度；vj是射流微元速度。实际射流总是头部速度大，尾部速度小，沿射流长度有速度差，因此不能直接应用伯努利方程。在方程（1）的基础上，可推导连续射流的侵彻深度公式为：P=Z■■-1（2）式中：Z为射流虚拟原点到靶板前表面的位置；v■为射流的初始速度，v为相应的射流速度，γ=■。此