Page 138 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 焦俊杰，等： 基于水下爆炸的爆轰产物JWL状态方程确定方法研究 第 9 期

2.2 试验结果
对 RDX 炸药进行了 3 发水下爆炸试验，气泡膨胀过程和冲击波阵面的典型测试结果如图 2 所示，
其中 t 为时间。由图 2 可知，水下爆炸气泡刚开始膨胀时，由于炸药为长径比为 1∶1 的圆柱形，爆轰结
束后气泡的初始形状与球形有一定的偏差，随着气泡的进一步膨胀，气泡内部压力分布逐渐趋于均匀，
t=4.96 μs 时，气泡形状已经接近于球形。试验中所拍摄的图片像素为 640×256，水箱的宽度为 400 mm，
即当水箱铺满所拍摄的画面时，每个像素可以分辨的实际长度为 0.187 5 mm，试验数据处理过程中一般
存在一个像素的误差，因此，爆炸气泡半径和冲击波波阵面位置的误差约为±0.187 5 mm。在该试验中，
最大的误差发生在爆炸气泡开始膨胀，即药柱的半径为 10 mm 时，此时，最大误差为±1.88%。分析图 2
所示的测试结果，得到水下爆炸冲击波阵面位置和水下爆炸气泡半径随时间的变化，如图 3～4 所示。

Shock wave

Charge front

40 mm 40 mm 40 mm 40 mm
t＝0 t＝2.48 μs t＝4.96 μs t＝7.44 μs

40 mm 40 mm 40 mm 40 mm
t＝9.92 μs t＝12.40 μs t＝14.88 μs t＝17.36 μs

40 mm 40 mm 40 mm 40 mm
t＝29.76 μs t＝49.60 μs t＝69.44 μs t＝89.28 μs
图 2 RDX 炸药的水下爆炸气泡膨胀及冲击波测试过程
Fig. 2 High-speed images of the bubbles expansion in the initial explosion of RDX

4.0
200
180
160 3.5
Front position/mm 120 Velocity/(km·s −1 ) 3.0
140
100
2.5
80
60
40 2.0
20
1.5
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
Time/μs Time/μs
(a) Front position (b) Velocity

图 3 水下爆炸冲击波阵面位置和速度随时间的变化曲线
Fig. 3 Curves of shock wave front position and velocity changes with time in underwater explosions
根据图 3，结合文献 [16] 中对圆筒试验数据的处理方法，设气泡初期高压膨胀阶段中半径 R 与时间 t
的关系满足：

R = F 1 e −τ 1 t − F 2 e −τ 2 t + F 2 − F 1 + F 3 (13)
式中：F 、F 和 2 F 均为爆轰产物膨胀脉动的幅度，τ 和 1 τ 分别为爆轰产物扩张和收缩的时间常数。通过
3
2
1
对气泡膨胀过程的高速分幅图像进行判读，得出气泡半径-时间（R-t）数据，并采用式 (13) 进行拟合，拟合
系数如表 1 所示。

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