Page 23 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 张鸿宇，等： 颗粒靶体撞击溅射行为研究进展 第 12 期

综上所述，溅射幕的形成过程、分类及描述方法可以为实验条件构建和测试设备选取提供有效的参
考。但是，在开展地面模拟研究时，无论选择超高速撞击，还是选择基于后期等效原则的低速撞击，均与
实际天体撞击过程存在差距。因此，在相似分析的基础上建立相似律，实现将地面模拟实验的相关物理
规律外推至实际的天体撞击事件、撞击采样工程任务等十分关键。

H r
H c
γ θ
D b
(a) Definition of the impact angle (c) Description of the ray-shaped ejecta
curtain (side view) [77]

P

L r
η
L cw

L cl

(b) Description of the asymmetric ejecta (d) Description of the ray-shaped ejecta
curtain (top view) curtain (top view) [77]
图 7 非对称和射线形溅射幕参数的定义 [77]
Fig. 7 Definition of asymmetric and ray-shaped ejecta curtain variables [77]

2 撞击溅射相似律

在撞击过程中，成坑与溅射紧密关联并相互影响。相似律研究之初，学者们借助爆炸成坑研究领域
已获得的实验数据与研究方法，建立了撞击成坑相似律，并且在随后的验证性实验中对其进行了完善。
随着研究的深入，撞击溅射物的重要性逐渐受到关注。通过在撞击成坑相似律中引入耦合参数，并结合
相关实验数据，学者们进一步建立了撞击溅射相似律。为方便阐述和理解，本文中首先简要梳理撞击成
坑相似律的建立过程及提出的耦合参数，然后在此基础之上进一步阐述撞击溅射相似律的建立过程。

2.1 撞击成坑相似律
撞击成坑相似律最早由 Holsapple 等 [62-63, 66] 于 1982 年提出。建立之初，撞击坑体积 V 根据撞击坑
c
形成的主导因素不同采用以下形式。
重力主导因素下可以表示为：
Å ã −α
ρ t V c gD i
∝ (2)
v 2
m i 0
强度主导因素下可以表示为：
Å ã −β
ρ t V c Y t
∝ 2 (3)
m i ρ t v 0
i i 0 t t α
式中：D 为撞击体直径，m 为撞击体质量，v 为撞击速度，ρ 为颗粒靶体密度，Y 为颗粒靶体表面强度，
β 为指数。
和

121101-6