1-5　带孔聚能罩的射流及其侵彻

陈贤林 董振

　　用二维数值模拟和实验相结合的方法，研究了带孔和不带孔两种聚能罩射孔弹的射流性能和穿孔效应。聚能罩材料为紫铜，内外壁曲线均为抛物线，不等壁厚，罩顶部有直径约为弹径1/6的小孔。不带孔聚能罩的罩壁曲线延至弹轴，形成完整（有顶点）的抛物线罩。外壳体和靶材料均为钢。静爆实验和数值计算中，炸高为一倍装药直径。

图1 炸药产物射流 　　　　图2 带孔聚能罩的金属射流

　　炸药起爆后，无孔聚能罩顶部在炸药产物作用下产生翻转变形，后续罩微元压跨后不断向轴心汇聚，形成高速短粗射流；射流头部形状似蘑菇头，有较大的质量和能量分布。对带孔聚能罩，当爆轰波到达罩顶小孔后，爆炸产物立即从孔内高速飞出。随着炸药能量的不断释放，一方面爆炸产物继续由孔口喷出，形成高速产物射流，见图1；另一方面聚能罩微元被压跨后不断向弹轴汇聚，直至完全闭合，此时，孔内流出的炸药产物质量占装药量的0.7%，其带走的能量占炸药总能量的1.7%。聚能罩微元在轴线上相互作用后，立即形成高速射流，射流头部似柱形，见图2，射流头部速度比无孔聚能罩相应速度大15%。射流侵彻的计算结果和实验数据表明：带孔聚能罩射流穿深比无孔聚能罩大16.5%，最大孔径则小11.8%，前者最大孔径离靶面15mm，后者最大孔径出现在靶面上；穿深、最大孔径与最大孔径出现的位置和实验数据符合很好，见表1。在模拟油井射孔过程的计算中，带孔聚能罩射流在套管上的开孔较大。

表 1 计算结果与实验结果的比较

　　研究结果表明，带孔聚能罩射孔弹罩质量和炸药能量利用率均比无孔聚能罩射孔弹稍低，但其射流速度高，射流动能分布均匀，穿透能力强。无孔聚能罩射流头部有较多的质量和能量，开坑效果好，成坑体积大。