典型侵彻行为分析与应对策略

1.活性材料模型

未激活活性毁伤材料通过Shock状态方程和Johnson-Cook强度模型描述；对已激活活性材料，通过Powder-Burn模型描述其爆燃反应行为。

Powder-Burn模型主要由固体状态方程、反应比例方程和气体产物状态方程三部分组成，材料在t时刻的反应率F（t）可表述为

式中，ms（t）为t时刻材料质量；ms（t0）为初始t0时刻材料质量。

气体产物状态方程以指数形式表述为

式中，pg为气体压力；ρg为气体产物密度；eg为单位质量内能；D为常数。

燃烧速率与气体压力pg关系可表述为

式中，a、n和c为常数。

基于式（3.1）～式（3.3），反应速率可表述为

式中，G和c为常数；α为反应比例因子。

对球形颗粒，常数G、c、α表述为

式中，r为球体颗粒半径。

对空心柱体颗粒，常数G、c、α表述为(www.xing528.com)

式中，R1、R2分别为空心柱体内径与外径；L为柱体长度。

最后，点火速度可表述为

式中，ρs为固体材料密度；C1、C2为常数。

2.侵爆计算模型

活性弹丸碰撞双层间隔靶计算模型如图3.24所示，弹丸尺寸为ϕ11 mm×11 mm，靶板尺寸为200 mm×200 mm，间距为200 mm，靶厚分别为3 mm/3 mm和6 mm/3 mm。计算中建立1/4对称模型。碰撞过程中，活性弹丸将由未激活状态转变为激活状态，激活长度可通过理论计算得到。

图3.24　活性弹丸碰撞双层间隔靶计算模型

3.侵爆计算结果

活性弹丸以不同速度碰撞3 mm/3 mm和6 mm/3 mm双层间隔铝靶典型作用过程如图3.25所示。从图中可以看出，侵彻过程中，活性弹丸首先依靠动能贯穿迎弹靶，由于活性毁伤材料未激活，侵彻过程中弹丸体积未发生显著变化。随着弹丸贯穿迎弹靶，部分活性毁伤材料发生激活反应，与后效靶作用时，激活部分活性材料发生爆燃反应，未激活部分材料继续依靠动能侵彻靶板，在动能和化学能联合作用下，实现对目标的高效毁伤。

在靶板厚度确定条件下，随着碰撞速度提高，活性毁伤材料激活率提高，作用后效靶过程中爆燃反应增强，对后效靶毁伤效应显著提升。在碰撞速度基本相同条件下，迎弹靶厚度从3 mm提高至6 mm时，材料反应率提高。但需注意的是，迎弹靶厚度增加导致弹丸碎裂及激活显著提升，作用于后效靶的剩余侵彻体减少，因此对后效靶侵爆联合毁伤效应减弱。

图3.25　活性弹丸碰撞双层间隔铝靶作用过程

不同碰撞速度及迎弹靶厚度条件下，后效靶毁伤效应如图3.26所示。从图3.26（a）～（d）可以看出，靶板厚度为3 mm/3 mm时，随碰撞速度由约700 m/s提高到约950 m/s，后效靶毁伤面积从约1 320 mm2提高到约5 806 mm2。与此同时，从图3.26（e）～（h）中可以看出，活性弹丸撞击6 mm/3 mm双层间隔铝靶时，随碰撞速度由约700 m/s提高到约950 m/s，毁伤面积从约531 mm2增长到约2 733 mm2，表明迎弹靶厚度和碰撞速度均对活性弹丸毁伤效应有显著影响。

图3.26　典型后效铝靶毁伤结果