侯乃丹，王 旋，李玉龙

（1. 西北工业大学航空学院，陕西 西安 710072；2. 陕西省冲击动力学及工程应用重点实验室，陕西 西安 710072）

随着飞机、导弹、无人机等先进装备的不断提速，它们所面临的服役条件也更加苛刻，这对材料也提出了更高的要求。比如当飞机高速飞越云层或暴露于降水中时，前表面材料会受到不同直径雨滴的连续冲击侵蚀，它们之间极高的相对速度造成的冲击力不容小觑，很容易造成结构表面材料损伤甚至剥落；对于带隐身涂层的蒙皮表面还会造成隐身失效等问题，缩短飞行器的生命周期，这种现象被称为“雨蚀”。1945 年，美国B-29 轰炸机从日本返航时曾遭遇雷雨区，后来发现机上天线罩表面受损。经雨滴冲击模拟试验证明，天线罩表面损坏正是飞机高速飞行时由雨滴冲击造成的[1]。

对于雨蚀问题，较早的研究起始于20 世纪40～50 年代，可以抽象为液固高速冲击问题。早期Engel[2]对雨蚀过程的力学机理进行了研究，将液滴的高速撞击等效为一个软金属球的低速撞击。20 世纪60 年代，Cavendish 实验室研制出第一台单射流冲击设备（single impact jet apparatus，SIJA）[3]，实现用试验手段研究高速液固撞击问题，随后雨蚀研究进入高速发展阶段。Adler[4]从材料损伤破坏的角度对液滴冲击研究做了回顾，认为由于材料的剥落，很难有一种理论对材料的液滴冲击损伤实现合理预测，基于同样的原因，要想建立材料的宏观力学特性和雨蚀损伤的定量关系也十分困难。Field[5]结合前人及自己的研究成果，在基础理论及多领域应用、射流装置及高速相机等试验设备、材料雨蚀损伤结果等方面对液固冲击问题进行了综述，并指出，在碰撞的初始阶段，接触周边发生的超音速膨胀是液固碰撞损伤的主要原因。……