Page 35 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 王 晔，等： 装置参数对125 kg燃料成雾性能的影响 第 5 期

canister coverage area increased by 13%. Therefore, the compound canister with the specific central explosive of 0.8% has the

best aerosol performance for 125 kg fuel. On this basis, characteristics of the aerosol were further analyzed. The optimal
secondary detonation delay time is 240 ms. The calculating aerosol concentration before burst is 64 g/m3 and the chemical
equivalent ratio of fuel to oxygen in the air is 0.54.
Keywords: FAE cloud formation; explosion dispersion; device structure; specific central explosives
对自由场条件下大体积燃料抛撒成雾的研究，在民用和军事工业（例如火山喷发、工业粉尘爆炸事
故、湍流爆轰等 [1-3] ）中具有重要的理论和应用价值。在军事工业中，被广泛运用的燃料空气炸药是一种
新型爆炸能源，其作用机理是通过爆炸驱动燃料抛撒成雾后，在云雾内用 2 次延迟装置进行直接起爆，
实现云雾爆轰，放出巨大的热量和强烈的冲击波，从而实现大面积的毁伤范围。与传统炸药相比，燃料
空气炸药的冲击波持续时间更长。
自由场条件下燃料空气的混合形成过程复杂，学者们通过大量实验对其影响因素和形成规律进行

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了深入研究。19 世纪 80−90 年代，学者们通过缩放实验 、尺寸缩放实验 、圆盘形气云实验 研究了可
燃气云在自由场条件下的扩散特征，并分析了障碍物、罐体结构、开口孔径、初始压力对可燃气云尺度
的影响规律。对于气-液、气-固两相云雾形成过程的实验研究表明，中心抛撒药质量和种类、爆炸装置
材料和结构会影响燃料空气混合物的形成结果 [7-9] 。由此可知，燃料抛撒的最终状态与爆炸初始装置相
关 [10] 。对于多相大体积的云雾形成，刘庆明等 [11] 研究了 100 kg 装药量 FAE（fuel-air explosive）的云雾抛
撒和爆轰威力；陈明生等 [12-13] 利用试验和数值模拟研究了 85 kg 装药壳体形状、燃料抛撒速度对云雾形
成的影响；王永旭等 [14] 进行了 300 kg 燃料爆炸抛撒成雾过程的实验研究。大体积燃料云雾形成过程更
复杂，影响因素较多，目前针对该过程没有准确的物理模型和计算方法，只能从大量的场外试验中探索
燃料浓度随时间的变化关系，从而取得理想的爆轰效果。
本文中，对大体积云雾的成雾性能进行试验研究，探讨装置结构和比药量（比药量为中心药质量与
燃料质量之比）对云雾成雾特征的影响规律，以期为进一步探索云雾爆轰试验奠定基础。

1 试验方法

1.1 试验方案

将 125 kg 的燃料抛撒装置垂直摆放在试验架上，试验架固定住试验装置，装置下端板距地面 1.5 m。
将下端板中心作为爆心（原点），距爆心 15 m 处布置 2 对标志杆，2 对标志杆的夹角为 45°。高速摄影
仪布置在爆心与标志杆的延长线上，距离爆心 100 m 以上，属于安全范围。2 台高速摄影仪的拍摄频率为
1 000 s ，架设高度为 1.5 m。图 1 为试验现场布置示意图。
−1

Iron market

90°

45°
High-speed
0°
video camera
(a) Layout of panoramas (b) Schematic diagram of experimental scheme
图 1 试验现场布置图
Fig. 1 Experimental set-up for cloud formation

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