壳体对特性的影响的分析介绍

壳体厚度及材料对弹丸冲击作用下，带壳装药引爆特性影响显著。数值模拟中，弹丸质量为4.56 g，材料为钨合金，尺寸为ϕ7.0 mm×7.0 mm。装药为B炸药，壳体材料分别选择LY12硬铝和A3钢，厚度均为6 mm。

1.LY12硬铝

柱形钨合金弹丸以2 270 m/s速度撞击未引爆带壳装药典型计算结果如图5.23所示，各观测点压力-时间历程曲线如图5.24所示。初始撞击时，观测点1压力峰值最高，约为15.8 GPa，但随后快速衰减，表明B炸药未被成功引爆。弹丸速度升高至2 275 m/s时，典型作用过程如图5.25所示，炸药内各观测点压力-时间历程曲线如图5.26所示。在初始撞击下，炸药迅速被引爆，除观测点1外，其余观测点处相继出现压力峰值，且最高可达30 GPa以上，表明B炸药在钨合金弹丸作用下发生了稳定爆轰。

图5.23　未引爆6 mm厚LY12硬铝壳体装药典型过程

2.A3钢

装药壳体变为A3钢时，柱形钨合金弹丸以2 390 m/s速度撞击，且未引爆B炸药典型作用过程如图5.27所示，各观测点压力-时间历程曲线如图5.28所示。相比之下，碰撞速度增加至2 400 m/s时，装药被成功引爆，典型作用过程如图5.29所示，各观测点压力-时间历程曲线如图5.30所示。

图5.24　未引爆6 mm厚LY12硬铝壳体装药压力时程曲线

图5.25　引爆6 mm厚LY12硬铝壳体装药典型过程

图5.26　引爆6 mm厚LY12硬铝壳体装药压力时程曲线

图5.27　未引爆6 mm厚A3钢壳体装药典型过程

图5.28　未引爆6 mm厚A3钢壳体装药压力时程曲线

图5.29　引爆6 mm厚A3钢壳体装药典型过程

图5.30　引爆6 mm厚A3钢壳体装药压力时程曲线

柱形钨合金弹丸速度较低时，炸药中压力峰值约为14 GPa，后续则快速衰减；随着弹丸速度增加，各观测点压力峰值不断升高，且观测点4压力峰值最高，可达到35 GPa，表明炸药发生了稳定爆轰。

除数值仿真，国内外学者还开展了大量理论研究，获得了惰性弹丸引爆带壳装药概率经验公式，如苏联引爆概率公式和Jacobs-Roslund公式。

苏联学者通过实验，得到了引爆概率Pex的经验公式。

当10-6A1≤6.5＋100a1时，(www.xing528.com)

当10-6A1＞6.5＋100a1时，

式中

式中，ρe为被引爆炸药密度；ρm1为被引爆物外壳密度；δ1为被引爆物外壳厚度；ρm2为装药壳体金属密度；δ2为装药壳体金属厚度；vf为弹丸速度；mf为弹丸质量。

单个弹丸对100 kg和200 kg爆破弹地面引爆实验结果列于表5.6。

表5.6　单个弹丸引爆概率

Jacobs-Roslund主要用来预测弹丸撞击炸药临界冲击起爆速度，表述为

式中，vC为炸药爆炸临界碰撞速度，km/s；A为炸药敏感系数，；B为弹丸形状系数；C为壳体保护系数；T为壳体厚度，mm；D为弹丸主要尺寸，mm；θ为撞击入射角。

弹丸形状及着靶姿态对起爆炸药有较大影响，弹丸形状系数B表述为

式中，α为弹丸头部锥角，范围为70°～160°，如图5.31所示。

如果弹丸为正圆柱形，头部锥角大于160°，则形状系数为

对立方体弹丸，如果不是面撞击的情况，则α为

式中，β为最接近目标面的弹丸面与目标面的夹角，如图5.31所示。

图5.31　立方体和锥形弹丸撞击靶板角度关系

以Weibull函数为基础，起爆概率可根据下式计算

式中，P（vr）为弹丸以速度vr撞击炸药的起爆概率；常数B6、B7和B5基于Jacobs-Roslund方程计算得到。

在Jacobs-Roslund方程中，如果弹丸以最有利姿态撞击目标靶，就可得到最小临界速度vmin；以最不利姿态撞击靶板，就可得到vmax；vmid介于两者之间，需要通过实验或经验方法得到，也可取vmin和vmax两者的平均值进行估算。