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超高速动能武器侵彻岩石的毁伤评估与工程防护

2019-01-08王明洋李海波岳松林

现代应用物理 2018年4期

李 杰,王明洋†,李海波,岳松林,3

(1.陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,南京210007; 2.中国科学院 武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071; 3.中国白城兵器试验中心,白城137001)

近几十年来,高超声速技术已经从概念和原理探索阶段进入了实质性的技术开发阶段。外军正在研发的超高速动能武器对地打击速度3 000~5 000 m·s-1,是一种可以实施战略打击的新型武器。超高速动能武器突防能力强,拦截概率低[1-2],对防护工程造成严重威胁。

超高速动能武器对地打击速度增加,使得弹靶相互作用近区的压力增大。打击速度为100 m·s-1时,压力为几十兆帕,打击速度为5 000 m·s-1时,压力达几十吉帕以上,加载压力跨越3个量级。靶体的力学状态发生了从固体弹塑性状态至流体动力学状态的改变[3-4]。因此,在进行超高速动能武器效应评估时,需考虑所采用的物理力学模型对不同靶体状态的适用性问题。

目前,侵彻计算理论模型主要分为空腔膨胀理论及其修正模型和聚能射流理论及其修改模型[5-10]。实验研究表明:空腔膨胀理论主要适用于研究侵彻速度约低于1 5 00 m·s-1的固体弹塑性侵彻问题;而聚能射流理论则主要适用于研究侵彻速度约大于5 000 m·s-1的流体动力学侵彻问题。王明洋等在系统总结了爆炸和冲击加载作用下岩石动态压缩试验数据的基础上,提出了流体弹塑性内摩擦侵彻理论,认为:在固体弹塑性侵彻区域与流体动力学侵彻区域之间,还存在一个……

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