Page 142 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 王可慧，等： 两种材料结构弹体高速侵彻钢筋混凝土靶实验研究 第 12 期

penetration depth; the less erosion at the head, the greater the penetration depth. In experiments, the maximum penetration
depth of DT1900 projectiles could reach up to nine times the length of the projectile.
Keywords: structural projectile; high-speed penetration; reinforced concrete; eroding; penetration depth
钢筋混凝土材料由于其良好的力学性能被广泛应用于各类军事建筑与防御工事（如指挥所、机库、
油库等），这些具有重要战略价值的目标一直是作战打击及工程防护的研究重点 [1-6] 。为了对地面加固及
地下深埋目标进行有效的毁伤打击，各国都在开展高速钻地弹的研究。
国内外学者针对弹体侵彻混凝土靶开展了大量的实验研究 [7-11] 。Forrestal 等 [12] 和 Frew 等 [13] 对尖卵
形弹体开展了侵彻实验，撞靶速度为 277～1 225 m/s，同时基于空腔膨胀模型推导了侵深的半经验公式，
该经验公式被广泛应用。武海军等 [14] 对 5 种不同材料的卵形头部实心弹体开展了 500～1 500 m/s 速度
段的素混凝土靶侵彻实验，分析了弹体头部侵蚀的原因，发现弹体的质量损失与初始动量之间存在与弹
体材料强度相关的线性关系。何翔等 [15] 对素混凝土靶开展了侵靶实验，总结分析了撞靶速度为 800～
1 470 m/s 区间内实心弹的侵蚀/变形情况和侵彻能力。戴湘晖等 [16] 设计并开展了卵型头部结构弹体在
820～1 195 m/s 速度段的钢筋混凝土侵彻实验，详细讨论了结构弹体的侵彻/贯穿深度以及弹体的变形情
况。Feng 等 [17] 对 30CrMnSiNi2A 高强钢弹体进行了素混凝土厚靶侵彻实验，打击速度为 841～1872 m/s，
探究了卵形头部及双卵形头部对弹体侵彻效应的影响。郭磊等 [18] 在 800～1 800 m/s 范围内对卵形头部
实心弹体开展了侵彻实验，发现在相同侵彻条件下，提高弹体材料的动态屈服强度可减小弹体头部的侵
蚀，并且提高其侵彻深度。在结构弹体方面，梁斌等 [19] 针对带锥度结构弹体进行了 1 200 m/s 速度下的高
速侵彻实验，验证了锥形侵彻弹体的结构强度和高侵彻能力，预测了 1 400～1 700 m/s 速度区间内弹体的
侵彻深度。Zhao 等 [20] 基于弹腔动态膨胀理论，提出了一种计算动能穿甲弹侵彻深度的修正模型，并通
过不同的实验数据对模型进行了验证。
综上可知，目前的弹体侵彻实验研究集中于素混凝土靶，关于钢筋混凝土靶的高速侵彻实验研究相
对较少；同时，受弹体材料性能及实验条件的限制，高速侵彻条件下相关实验的侵彻速度一般不超过
1 300 m/s。此外，实验测试弹多为卵形头部圆柱形实心弹体，针对较为复杂的结构弹体开展的实验较
少。因此，为探究新型高强钢材料在高速侵彻武器领域的应用，验证新型结构弹体的侵彻能力，本文开
展 2 种材料大尺寸结构弹体高速侵彻钢筋混凝土靶实验，分析结构弹体高速侵彻条件下的结构响应及
侵彻能力，剖析弹体的侵蚀变形响应机制，以期为钻地弹的材料设计及结构优化提供理论及实验依据。

1 实验概况

1.1 弹体设计
设计并加工了 2 种不同材料的实验弹，如图 1 所示，弹体材料分别为 30CrMnSiNi2MoVE 高强度钢
和 DT1900 高强度钢。实验弹头部为尖卵形，弹身为锥形变壁厚扩尾设计，锥形角度为 3°，弹体尾部设置
有 6 个花瓣形均匀刻槽。实验弹长度为 453 mm，头部弧形曲径比（caliber radius head，CRH）为 4.5，最大

弹径为 90 mm，最小无量纲厚度（弹体壁厚与弹
径之比）为 0.18。弹体内部由砂和石蜡配制的模
拟装药填充，密度为 1.65 g/cm ，装药后实验弹的
3
质量约为 11 kg。 30CrMnSiNi2MoVE
弹体材料的力学性能参数通过检测随炉热
处理试件获得。实验前，将 3 组标准试件分别绑
在弹体的不同位置，随实验弹体一起进行热处 DT1900
理，试件的检测结果可反映弹体真实的力学性 图 1 实验弹
能 [16] 。表 1 展示了 2 种弹体材料热处理后的力 Fig. 1 Experimental projectiles

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