Page 150 - 《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

国内外许多学者在大量实验的基础上，分析 10
并 建 立 了 钢 筋 混 凝 土 靶 的 侵 彻 深 度 经 验 公 式 ，
8
如 Petry 公式、别列赞公式、CEA-EDF 公式、UKAEA
(Barr) 公式、Young 公式、总参工程兵科研三所 6
公式、BRL（ballistic research laboratory）公式 [22] H/L
等。结合本文实验工况，选择 Young 公式、总参 4 Experimental value
Young formula
工程兵科研三所公式和 BRL 公式 [23-24] 与实验结 Third Engineer Scientific
2 Research Institute formula
果进行对比，如图 14 所示。可以看出，3 种经验
BRL formula
公式的计算结果与实验结果间均存在一定误差， 0
1 400 1 410 1 420 1 430 1 440
但 Young 公式计算结果与实验结果间的误差相
−1
v 0 /(m·s )
对较小，且均小于 5%。因此，在 1 400 m/s 撞靶
速度段，可使用 Young 公式对本文设计的结构弹 图 14 实验结果与经验公式对比
体的侵彻深度进行预测。 Fig. 14 Comparison of experimental value and empirical formula

4 讨 论

设计了 2 种不同材料的高速侵彻结构弹，实验结果表明，与常规实心弹体相比，结构弹体在高速侵
彻条件下的侵蚀变形和侵彻能力有较大区别。本节将基于研究结果，从工程应用出发，探讨高速钻地弹
的可行性、弹体材料选型以及结构设计需求等相关问题。
(1) 高速条件下，弹体的侵彻深度较常规钻地弹可提高一倍，体现了高速钻地弹的强侵彻能力。实
验结果表明，在 1 400 m/s 速度下，实验弹头部出现侵蚀和质量损失，弹身除部分磨蚀外无可见变形，整体
结构保持完整。其中，DT1900 实验弹头部侵蚀程度很小，不足以对弹整体结构带来任何威胁。因此，在
1 400 m/s 速度段，对于常规钢筋混凝土深层目标，钻地弹打击模式是可行的。
(2) 材料选型对钻地弹设计至关重要。由实验结果可知，2 种不同性能的材料对应了不同程度的弹
体侵蚀变形，表明在实验速度段材料强度仍主导弹体结构的侵蚀变形。与 30CrMnSiNi2MoVE 相比，
DT1900 由于更高的强度和硬度，结构侵蚀变形程度较小，更适合作为高速钻地弹的弹体材料。
(3) 合理进行钻地弹结构设计，加强弹体的结构强度，可提升钻地弹的侵彻能力。高速条件下，弹体
头部会发生明显侵蚀，是导致弹体结构破坏的主要因素，另外，由于头部侵蚀的不对称会使得弹道偏转
加剧，造成弹尾结构破坏 [21, 25] 。因此，在进行高速钻地弹结构设计时，需充分考虑弹头和尾端的设计强
度。值得注意的是，王可慧等 [26] 前期针对锥形结构弹体开展了弹道偏转实验研究，发现锥形扩尾结构设
计能够有效抑制弹体侵彻过程中的弹道偏转，同时，锥形扩尾会增加弹身部分的磨蚀，整体质量损失较
大，后续将针对性开展相关的理论及实验研究，确定最有利于提高弹体侵彻深度的扩尾角度和刻槽深度。

5 结 论

采用 203 mm 平衡炮对 2 种不同材料的结构弹体开展了 1 400 m/s 速度段的钢筋混凝土靶侵彻实验，
得到了终点弹道的实验数据，详细分析了弹体的侵蚀变形情况及侵彻能力，得到以下主要结论。
(1) 在 1 400 m/s 速度段，弹体材料对弹体的侵蚀变形占主导作用，材料性能不同，弹体的侵蚀变形不
同。相较于 30CrMnSiNi2MoVE，DT1900 由于强度和硬度更高，抗冲击压缩性能更强，弹体头部的侵蚀更
小，但由于其抗剪和耐磨性能较差，弹身的磨蚀更严重。
(2) 锥形结构弹体在高速侵彻下的质量损失规律与实心长杆弹不同，质量损失主要集中在弹身部
分。锥形扩尾设计增大了弹身与靶体的接触面，使骨料和钢筋等物质的磨蚀和削减作用更明显。
(3) 高速侵彻条件下，弹体的头部侵蚀和墩粗会在一定程度上降低弹体的侵彻深度，弹体头部侵蚀
程度越低，侵彻深度越大，其中，DT1900 实验弹的极限侵彻深度可达 9 倍弹长。

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